TD-SCDMA射频发射前端的研制

论文摘要

第三代移动通信的实际应用及面向下一代移动通信的射频关键技术是目前移动通信领域的研究热点。作为第三代移动通信三大标准之一的TD-SCDMA由于采用了智能天线、联合检测、上行同步等多项创新技术,具有频谱效率高、不对称数据业务、系统性价比高等优势,但同时也给射频研发工程师带来不同于其它通信系统的设计挑战,如收发同步切换、时分双工模式下多载波功率放大器、突发信号自动电平控制等等。本文着重对TD-SCDMA无线中继系统射频发射前端的关键技术进行研究,并对发射部分各功能模块的设计进行了详细地分析,测试结果表明,所研制的设备符合国家相关标准要求,成功用于TD-SCDMA网络建设中。本文在TD-SCDMA功放、本振和自动电平控制这三大功能模块的设计实现中取得了一些创造性的成果。1.提出了TD-SCDMA时分双工模式下三载波功率放大器的设计方法:本文设计的功率放大器具有两大特征:其一,工作于三载波模式,比一般的单载波功放的指标要求高,设计难度大。其二,工作于时分双工模式,对开关速度要求高,比一般的工作于常开模式的功放实现难度大。2.阐述了TD-SCDMA本振电路的设计依据:由于本振电路的相位噪声会严重影响TD-SCDMA系统的矢量幅度误差（EVM）指标,本文分析了锁相环的积分相位噪声和EVM的关系,并据此来选择最佳性价比的本振电路实现方案。3.介绍了一种TD-SCDMA自动时隙电平控制（ASLC）的实现方案:由于TD-SCDMA信号是突发信号,所以传统的自动电平控制电路不能满足TD-SCDMA系统的要求。本文提出了一种新的自动时隙电平控制方案,经过测试能够满足TD-SCDMA系统对于自动电平控制的特殊要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 TD-SCDMA的研究与发展现状
• 1.3 论文的主要工作
• 1.4 论文的内容安排
• 第二章 TD-SCDMA系统及无线中继设备
• 2.1 TD-SCDMA系统特点及关键技术
• 2.1.1 TD-SCDMA的信号特点
• 2.1.2 TD-SCDMA关键技术
• 2.1.3 TD-SCDMA的技术特点
• 2.2 TD-SCDMA无线中继设备
• 2.2.1 TD-SCDMA无线中继设备的技术特点
• 2.2.2 TD-SCDMA无线中继设备的系统构成
• 2.2.3 TD-SCDMA无线中继设备的主要技术指标
• 第三章 TD-SCDMA多载波功率放大器设计
• 3.1 射频功率放大器模型研究
• 3.1.1 射频功率放大器非线性模型
• 3.1.2 射频功率放大器非线性分析方法
• 3.1.3 RF LDMOS功率晶体管
• 3.2 TD-SCDMA功率放大器的主要指标分析
• 3.2.1 最大线性输出功率
• 3.2.2 峰均比（PAR）
• 3.2.3 互调失真（IMD）
• 3.2.4 邻道泄漏功率比（ACLR）
• 3.2.5 误差矢量幅度（EVM）
• 3.2.6 峰值码域误差（PCDE）
• 3.2.7 开关时间准确度
• 3.3 TD-SCDMA功率放大器的特点
• 3.3.1 TD-SCDMA功放——时分双工模式功放
• 3.3.2 TD-SCDMA功放——多载波功放
• 3.4 TD-SCDMA功率放大器的设计
• 3.4.1 TD-SCDMA功率放大器的设计指标
• 3.4.2 TD-SCDMA功率放大器的设计过程
• 3.4.2.1 器件选择
• 3.4.2.2 电源开关电路设计
• 3.4.2.3 TD-SCDMA功放匹配电路的仿真设计
• 3.5 TD-SCDMA功率放大器的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 TD-SCDMA本振电路设计
• 4.1 锁相环电路的基本原理
• 4.1.1 工作原理
• 4.1.2 锁相环组成
• 4.1.3 锁相环的相位噪声理论
• 4.2 EVM与相位噪声的关系
• 4.3 锁相环电路的设计
• 4.3.1 锁相环的指标要求
• 4.3.2 器件的选择
• 4.3.3 电路设计与仿真
• 4.4 锁相环电路的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 TD-SCDMA自动时隙电平控制电路设计
• 5.1 ALC的基本原理
• 5.2 TD-SCDMA自动时隙电平控制（ASLC）特点
• 5.3 TD-SCDMA自动时隙电平控制电路的设计
• 5.3.1 对信号进行取样检波
• 5.3.2 对检波信号进行A/D变换
• 5.3.3 ASLC的FPGA实现
• 5.3.4 对误差控制信号进行D/A变换
• 5.3.5 可变衰减器
• 5.4 TD-SCDMA自动时隙电平控制电路的实现
• 5.5 本章小结
• 第六章 TD-SCDMA无线指标测试与分析
• 6.1 基本测试仪器
• 6.2 主要性能指标及其测试方法
• 6.2.1 邻道泄漏功率比（ACLR）
• 6.2.2 误差矢量幅度（EVM）
• 6.2.3 峰值码域误差（PCDE）
• 6.2.4 开关时间准确度
• 6.2.5 相位噪声
• 6.2.6 自动时隙电平控制（ASLC）
• 6.3 测试结果及分析
• 6.3.1 功放测试结果
• 6.3.2 本振测试结果
• 6.3.3 ASLC电路测试结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 锁相环控制程序
• 附录二 测试模式
• 附录三 设备实物图
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果