复杂电磁环境下接收机的非线性研究

论文摘要

现代通信技术越来越发达,相伴而生的是越来越复杂的电磁环境。各种形式的电磁信号给电子设备带来了巨大的挑战。接收机通常位于电子通信系统的最前端,直接暴露在电磁空间中(受到各类电磁信号的影响最大),同时接收机有很多非线性器件,在复杂电磁环境下,会有一些非线性现象发生,影响系统性能。深入研究接收机各部分的电路工作原理将有助于更好地利用、保护接收机,这也是本文研究的意义所在。本文的研究主要包括五个方面,首先是介绍研究背景及其意义;第二,对复杂电磁环境进行分析和总结,并进行信号建模;第三,对各种非线性电路分析方法进行对比分析以选择出合适的方法;第四,选择合适的器件等效模型,对接收机前端主要部分(LNA和混频器)进行解析分析;最后利用ADS软件和Matlab软件,对解析分析的正确性进行验证,并搭建简化接收机系统计算模型,分析三阶交调现象和复杂电磁环境对接收机性能的影响。其中,第四部分是全文的核心和重点,在这一部分中运用了多种非线性电路的处理方法以得到解析响应,其中主要有Volterra级数法和谐波平衡法等。非线性电路的解析分析是本文的特色和创新,其中包括对低噪声放大器等效电路进行解析分析、对分谐波混频器进行解析分析等。本文采用较为常用的接收机电路模型,它的解析分析对工程实践有重要的指导意义,例如器件主要参数的选择以及非线性问题的分析等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景意义
• 1.2 电磁环境的研究现状
• 1.3 非线性效应研究的发展历史和现状
• 1.4 本论文主要工作
• 第二章 电磁环境的基本理论
• 2.1 电磁环境的定义及构成
• 2.2 电磁环境效应的危害
• 2.2.1 自然电磁环境及其危害
• 2.2.2 人为电磁环境及其危害
• 2.3 电磁环境模型构建
• 2.3.1 复杂电磁环境的维度划分
• 2.3.2 复杂电磁环境的信号模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 非线性电路分析方法
• 3.1 非线性现象
• 3.2 非线性电路的常用分析方法
• 3.3 非线性电路分析方法的比较与选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 接收机前端非线性分析
• 4.1 X 波段接收机概述
• 4.1.1 接收机前端模型
• 4.1.2 理想模型信号分析
• 4.2 低噪声放大器分析
• 4.2.1 等效模型建立
• 4.2.1.1 相关参数计算
• 4.2.2 非线性分析
• 4.2.2.1 Volterra 级数分析方法
• 4.2.2.2 单管低噪放电路
• 4.2.2.3 低噪声放大器电路的理论分析
• 4.2.2.4 分析及总结
• 4.3 混频器分析
• 4.3.1 等效模型建立
• 4.3.1.1 相关参数计算
• 4.3.2 非线性分析
• 4.3.2.1 谐波混频器模型
• 4.3.2.2 混频电路的理论分析
• 4.3.2.3 分析及总结
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真验证及非线性分析
• 5.1 低噪声放大器的仿真与分析
• 5.1.1 测试平台的搭建
• 5.1.2 解析表达式正确性验证
• 5.1.3 分析及总结
• 5.2 混频器的仿真及分析
• 5.2.1 测试平台的搭建
• 5.2.2 解析表达式正确性验证
• 5.2.3 分析及总结
• 5.3 接收机模型的非线性分析
• 5.3.1 仿真模型搭建
• 5.3.2 三阶交调分析
• 5.3.3 分析与总结
• 5.4 复杂电磁环境下接收机性能分析
• 5.4.1 多频点激励对接收机系统的影响
• 5.4.2 大动态范围激励对接收机系统的影响
• 5.4.3 时域多信号激励对接收机系统的影响
• 5.4.4 多频点信号干扰下的计算与仿真
• 5.4.5 接收机在复杂电磁环境下的应对措施
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果