通信发射机的设计与仿真文献综述

 2023-09-25 09:16:32

文献综述

本课题的现状及发展趋势:

近年来随着无线通信技术的迅速发展,现代通讯对通信发射机的要求越来越高。来自数据发送端的原始数据信号往往包含大量低频分量,甚至有直流分量。原始信号的频率低,波长较长,在无线通信系统中,要制造出相当大的天线很不现实,且低频信号传输时易受到各种噪声干扰。在大多数信道中,例如各种无线信道,数字基带信号必须经过载波调制,把频谱搬移到高频处才能在信道中传输。为了进行有效而准确的传输,必须采用高频信号作为'搬运工',先将携带信息的低频信号调制到高频信号上,再经过天线发送出去[1]。无线通信发射机作为蜂窝通信技术的一部分提供了全球无线电接入服务。在笛卡儿类型的发射机中,正交I和Q基带作为一对正交LO信号进行混频。此时,需要先将数字基带信号通过DAC和LPF,数字信号转换成模拟基带信号后再输入混频器进行调制,调制到高频的信号才能通过天线发射出去[2]

信息时代中,信息的传递体现在生活的方方面面。如何准确地将发信方的信息发送至收信方,这是高频电子线路(通信电子线路)所研究的问题之一[3]。在高度信息化的环境下,高频电子线路课程越来越被重视。高频电子线路课程具有较强的综合性与实践性,同时随着科学技术的发展,社会对相关专业的人才要求越来越高[4]。在科技不断发展的形势下,为了培养出理论基础知识扎实、动手实践能力强、具有创新精神的电子电路工程师,高频电子线路课程的教学变得尤为重要[5]

由于当前无线通信系统研发周期逐渐缩短,而研发费用有限,EDA设计工具在电子技术研究的各领域被越来越广泛的采用。以EDA中的ADS软件为设计工具,通过展示具体设计步骤,修改器件参数逐步进行仿真,最终达到设计要求,体现了一种基于ADS仿真的设计方法[6]。ADS电子设计自动化功能十分强大,包含时域电路仿真(SPICE-like Simulation)、频域电路仿真(Harmonic BalanceLinear Analysis)、三维电磁仿真(EM Simulation)、通信系统仿真(Communication System Simulation)、数字信号处理仿真设计(DSP)。ADS支持所有类型的RF设计,从简单到复杂、从离散的射频/微波模块到用于通信的集成模块,是当今国内各大学和研究所使用最多的微波/射频电路和通信系统仿真软件软件[7]

本课题的价值:

本课题从多个方面深入地研究了通信发射机的教学案例。对于一个移动通信系统来说,移动通信发射机的功能是把数据终端输入的信息(例如语音、数据等)经过基带处理,按一定的调制方式调制到规定的载波上,然后经功率放大器放大,最后从天线发射出去[8]。在基带处理部分,本课题采用QAM调制,通过对QAM调制原理的理解[9,10],采用ADS搭建基带调制电路进行设计仿真,同时使用Matlab进行数值计算[11-13]。在通信发射机部分,本课题首先对理论公式进行解析,然后采用Matlab进行数值仿真、使用ADS进行设计仿真[14,15]。将Matlab进行理论计算得出的结果和ADS设计的电路仿真结果进行比较,对通信发射机的教学提供帮助。本课题目的在于通过Matlab数值仿真、ADS软件模拟仿真,深刻理解和掌握通信发射机的基本原理,学习高效的射频电路仿真软件,解决该门课的实验教学以及理论教学中存在的有关问题。

在技术飞速发展的新形势下,高频电子线路在教学形式上的改革变得尤为重要。抓好射频电路实践教学,提高射频电路的教学质量,培养学生的实践能力和创新能力是很有必要的。使用电路仿真对高频电子技术教学进行辅助教学,可使抽象的概念变得生动、直观,可提高学生的学习兴趣,而且可以实现实践与理论的高效结合。通过搭建电路进行仿真演示,使学生快速理解电路的功能、直观理解基本概念和电路工作原理。在提高理论课程教学效果的同时,还可以以互动的方式让学生积极参与实践,亲手操作来验证理论知识,从而加深对电路工作原理的理解和掌握。这种教学方法在节省授课时间的同时,有助于学生更加直观地理解教学内容,增强教学效果。

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