多发多收太赫兹通信系统前端研究

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太赫兹无线通信技术是实现未来高速移动通信技术的重要途径之一,其以太赫兹波作为信号载波,可在自由空间信道中进行大容量信息传输。为了满足太赫兹跟瞄通信系统的应用需求,本文对多发多收太赫兹通信系统前端进行重点研究。基于一种新的太赫兹通信系统构架,优化了射频前端所需的关键电路,并开展实验研究。太赫兹关键电路的研究影响着整个太赫兹无线通信系统的性能。与传统的点对点通信系统不同,本文中的电路一致性也是电路性能中的一个研究重点,也同样影响着系统整体的性能。通过“场”和“路”结合的仿真方法,本文对220GHz分谐波混频器和110GHz三倍频器进行了优化。经过对电路基片和二极管装配详细的容差分析,研制出的分谐波混频器和三倍频器容差性能良好,提高了电路性能的一致性,为多发多收通信系统建立了良好基础。实验结果表明,混频器在213GHz~219GHz频率范围内变频损耗优于12.5dB;倍频器在频带105~115GHz范围内功率输出都优于3mW,可以良好的驱动混频器工作。同时,为了实现单边带通信,本文基于直接耦合谐振腔结构,研制了高矩形系数的带通腔体滤波器。该滤波器在通带212~220GHz范围内,插损小于1.5dB,回波损耗大于15dB,在阻带200~210GHz范围内,抑制度大于20dB。在太赫兹频段,缺乏相位测试的相关设备,所以对各个通道的相位测试也非常重要。本文采用了一种新的相位测试方法,先对单个通道进行信号强度调试,再利用功率合成的方法实现多个通道间的相位校准。实验表明,发射机四个通道间的幅度差异小于3dB,相位差异小于12.5°,满足通信系统对前端的指标要求。本文对多发多收太赫兹通信系统前端的研究为下一阶段实现多通道太赫兹通信系统的研制提供了相关技术支撑,对未来高速移动通信技术的推进,也具有重要的学术意义和工程应用价值。
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