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现今主要的无线通信系统的工作频率范围覆盖了从400MHz到6GHz的多个频段。随着通信技术的发展和社会需求的日益增长,寻呼机、手持及卫星电话、无线局域网等多种通信模式广泛普及和应用,意味着通信市场将是多个运营商、多个网络、多种制式、多个频率并存的局面,在此形式下,可以融合现行大多数通信模式的多模多频通信系统逐步展示出广阔的市场前景,同时对无线收发机的设计提出了更新的挑战。射频前端子系统是收发系统中的重要组成部分。开展可以支持多种无线通信体制的射频子系统的研究具有重要的应用价值。
本论文主要研究无线通信中的射频技术,结合实验室与美国波音公司合作的无线通讯研发项目“Multi-mode／Multi—band RF front-ends for Onboard Ultra Broadband CommunicationSystem”(多模式多频带机载无线射频通信系统)和“Multi-mode／Multi-band RF frontend forSDR Pico-cell”(基于软件无线电的多模式多频带机载微微蜂窝无线通信系统),循序渐进地开展了支持现行大多数通信标准的多模多频带射频子系统、WLAN2.4／5.0GHz频段无线接入基站射频模块和基于软件定义无线电技术(SDR)的多模式多频带微微蜂窝无线通信基站系统的设计、仿真和实现,其中在三频带带阻滤波器、多模多频机载射频子系统、多模多频无线接入射频通信系统等方面取得了一些创新成果。
针对国际合作项目“多模式多频带机载无线通信系统”的要求,对超宽带机载无线通信射频前端子系统进行了研究,给出了射频收发系统的详细设计方案,并实现了完整的多模多频带无线通信射频前端子系统,获得了详细的系统测试结果。本射频系统的发射与接收频率覆盖范围分别从0～6GHz和0～4GHz,可以支持现行2G、3G与无线局域网等大部分的无线通信服务。这部分的研究验证了支持现行大多数无线通信的射频系统设备实现的可能性。
在前期研究的基础上,开展了多模式多频带无线接入通信射频子系统的研究。提出无线接入系统方案的设计过程和应用于2.4GHz及5.8GHz频段的带通滤波器的设计仿真及实测结果。在此基础上进行了无线接入系统结构设计和电路实现,最后给出了详细的测试结果。测试结果比较理想,所研制的射频与基带部分实现了联调,并通过客户的验收。
针对国际合作项目“基于软件定义无线电技术的多模式多频带微微无线通信基站系统”,对应用于在软件无线电架构下的多模式多频带射频子系统进行了研究,提出了射频子系统的详细设计方案及多阻带带阻滤波器等关键元器件的设计和实现,系统仿真和电路实现,在此基础上实现了完整的软件无线电多模式多频带无线通信射频子系统,同时给出了详细的系统测试结果。在与上海交通大学模拟机载环境联调时,当信号调制带宽分别在200KHz、1.25MHz、5MHz、10MHz和20MHz,调制方式为GSMK、CDMA2000、QPSK、QAM、OFDM情况下,本系统展现了良好的通信性能。本系统还与多工器、超宽带天线集成到一起,形成非常紧凑的模块,提供给客户使用,完成了多种无线业务,通过了客户的验收。