基于软件无线电的短波电台模拟器设计与实现

本文提出了一种基于软件无线电的短波电台模拟器设计方法。模拟器前端采用Vue3实现,后端利用Python开发,网络通信基于WebSocket完成,同时结合GNU Radio平台和Lime-SDR硬件完成了短波电台模拟器的软硬件实现。文中提出的短波电台模拟器设计方法具有极好的灵活性和扩展性,适用于各种型号短波电台模拟器的快速开发,可以大大降低短波电台模拟器的成本,具有很好的应用前景。

基于聚酰亚胺的柔性湿度传感器制备及研究

文中以聚酰胺酸(PAA)为前驱体,通过热处理工艺可得聚酰亚胺(PI)薄膜,添加氧化石墨烯(GO)合成PI/GO复合薄膜及后续电极制备得到基于聚酰亚胺的平行板电容式柔性湿度传感器。在此基础上深入研究了叉指电极式和平行板式构型、PAA旋涂转速、PAA酰亚胺化温度、GO喷涂量对湿度传感器性能的影响,最终得到的湿度传感器具有良好重复性、快速的响应恢复时间,最大湿滞仅为3.8%RH,且具有优异的柔性性能,在可穿戴柔性电子器件领域具有广泛的应用前景。

5G光载无线通信前传系统数字预失真线性化研究

第五代移动通信系统新空口(5G NR)的信号带宽、调制度和峰均比相比4G信号高很多。用于小蜂窝或微蜂窝基站组网的光载无线通信(Radio-over-Fiber,RoF)前传系统的非线性失真也更加严重。为了使5G NR信号线性传输,采用记忆多项式(Memory Polynomial,MP)和广义记忆多项式(Generalized Memory Polynomial,GMP)模型构建数字预失真器,矫正5G RoF前传系统的非线性。在实验中搭建了2 km光纤的RoF前传系统,并采用100 MHz带宽5G NR信号作为测试信号对其进行线性化测试。实验结果表明,采用MP和GMP数字预失真器进行线性化时,5G RoF前传系统的邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio,ACPR)可分别改善13 dB和17 dB以上。这说明MP和GMP数字预失真器对5G RoF前传系统的非线性具有显著的抑制作用。因此基于MP和GMP两个模型的数字预失真器均可用于5G RoF前传系统的线性化,而且GMP预失真器比MP预失真器对该系统线性化的能力更强。

基于肖特基二极管的反射式可调预失真电路

为解决传统反射式预失真电路可调性不高、对功率放大器的邻信道泄漏比(ACLR)改善量小的问题,文中提出了一种基于肖特基二极管的反射式可调模拟预失真电路。该电路由90°电桥、肖特基二极管以及偏置电路组成。每条支路采用两个并联肖特基二极管产生非线性信号,以抵消功放的非线性失真。每一个肖特基二极管都有独立的偏置电路,从而可以增加电路调节的自由度。通过改变每个肖特基二极管的偏压,可实现更大动态范围的幅度和相位的补偿。基于此原理加工的S波段模拟预失真电路对中心频率为3.5 GHz的Doherty功率放大器进行线性化测试,实验结果证明:加上提出的模拟预失真电路后,在输出功率为-28 d Bm时被测功放的ACLR改善了14.6 d Bc以上。

基于实值时间卷积神经网络的功放预失真研究

为了实现传输速率高达千兆比特每秒(Gbps)的目标,5G通信系统需要更宽的传输带宽和更高的调制度,这些对射频功放的线性度提出了更加苛刻的要求。必须对功放的非线性进行线性化。文中构建了一种基于实值时间卷积神经网络(Real-Valued Temporal Convolutional Networks,RVTCN)模型的数字预失真器。RVTCN模型利用扩大因果卷积(Dilated Causal Convolution, DCC)提取功放的当前时序信息,把记忆信息存储在残差块(Residual Block,RB)中,不断获取时序特征并保存于网络中。为了验证RVTCN线性化的性能,文中采用了100 MHz带宽的5G NR信号,对中心频率3.5 GHz的Doherty功放进行了预失真线性化实验验证。实验结果表明:该RVTCN模型具有射频功放的动态非线性行为建模能力,其归一化均方误差可达-40 d B;RVTCN预失真器对测试功放的相邻信道功率比(ACPR)改善可达19.5 d B左右。

一种基于肖特基二极管低损耗模拟预失真器

随着通信系统的不断发展,第五代移动通信系统(5G)对射频功率放大器在功耗、延时和带宽等指标都有更高的要求。传统模拟预失真器虽然可以改善功放的非线性,但会引入一定的插入损耗,导致系统的增益下降。为解决损耗问题,文章提出了一种基于肖特基二极管的低损耗模拟预失真器,通过在非线性器件两侧波节点处添加四分之一波长阻抗变换器的方式进行匹配,在改善互调失真量的同时降低插入损耗。实验采用100 MHz带宽,中心频率为3.5 GHz的5G NR信号对中心频率为3.5 GHz的Doherty功率放大器进行线性化。测试结果表明,该模拟预失真器对功放邻信道功率比(Adjacent Channel Power Ratio, ACPR)改善超过14 dB,且插入损耗小于3 dB。

基于改进型广义分数阶记忆多项式的Doherty功放线性化器

为了能够有效抑制Doherty射频功放的强非线性,提出了基于改进型广义分数阶记忆多项式非线性模型,并采用该模型设计数字预失真线性化器。改进型广义分数阶记忆多项式(AGFMP)模型是在广义记忆多项式(GMP)模型的基础上去除滞后项,从而减少系数数量,并将偶数阶项去掉,引入分数阶项,以提高线性化能力。采用双波段双模式信号(信号带宽为25 MHz)和1000001 CDMA2000信号作为测试信号,设计输出峰值为51 dBm的Doherty功放作为测试功放进行建模和线性化试验。实验结果表明,无论在强记忆效应还是强静态非线性时,AGFMP的系数数量比GMP减少30%,且具有与GMP相似的线性化能力,同时比分数阶记忆多项式具有更优的带内和带外交调抑制能力。

基于神经网络的宽带功放动态非线性行为建模

文章主要讨论了如何利用神经网络对宽带功放进行动态非线性行为建模的问题。首先简述了功放的动态非线性特性及行为建模的方法。然后回顾了基于实数时延前馈神经网络、径向基函数神经网络等浅层神经网络构建的功放动态非线性行为模型。在此基础上,针对5G/6G宽带功放具有更强的记忆效应的问题,重点分析了如何使用长短期记忆(LSTM)神经网络对功放的动态非线性进行精确的行为建模。最后展望了构建具有普适性的功放非线性行为模型将是5G/6G通信时代功放非线性建模的一个重要发展方向。

3mm谐波振荡器的电调谐

本文在分析谐波振荡器的电路特性的基础上,针对谐波振荡器的电调谐问题,提出了“电调基频,提取谐波”的新构想,并以该构想指导振荡器的电路设计。最后,采用国产参放变容管作为电调元件于1988年在国内首次研制成功了3mm电调谐波振荡器。该振荡器最大电调带宽超过4GHz;当电调带宽等于±100MHz时,输出功率大于10mW;当电调带宽等于±500MHz时,输出功率大于5mW。

基于Flex、Red5和MongoDB的视频直播、录制及存储系统设计

为改善以往网络视频直播或点播过程中播放不流畅的情况和寻找大量视频数据的存储策略,提出了一种实时的视频直播、录制及存储系统的整体设计方案。利用开源的流媒体服务器Red5结合富互联网技术Flex实现直播和录制;通过开源NoSQL数据库MongoDB将录制的视频数据进行存储。实际测试结果表明,该平台能满足系统在多用户访问和数据存储方面的要求。

行波光电二极管级联阵列输出功率合成研究

针对未来光载无线通信所需的高功率、大带宽的光电探测器,提出了一种行波光电二极管级联阵列功率合成电路.先将行波光电二极管级联,再按照阵列式结构将多组级联的光电二极管组合起来,实现射频功率合成,以获得高功率、大带宽的射频信号.采用EDA工具,对该光电转换射频功率合成电路进行仿真模拟.仿真结果表明,该功率合成电路可以有效地将各光电二极管的射频输出信号进行功率合成,功率合成后的信号带宽显著增加,仿真结果与理论分析完全一致.此外,电路分析表明,增加该功率合成电路中的高阻微带线的特性阻抗可以有效提高其输出射频信号的带宽.

基于改进型径向基函数神经网络的功放线性化

提出了一种基于改进型径向基函数神经网络(MRBFNN)的数字预失真线性化模型,用于更为精确地矫正宽带射频功率放大器的动态非线性。该神经网络模型的输入层使用传统的延时抽头以补偿功放的线性记忆效应,同时对每个抽头进行级数展开用于补偿功放的非线性记忆效应,从而更好地抑制功放的动态非线性失真。文中使用WCDMA三载波信号对一个460MHz的Doherty功率放大器进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,与传统数字预失真线性化模型相比,基于改进型径向基神经网络的数字预失真线性化模型能更好地抑制宽带功放动态非线性引起的带外频谱再生,其三阶互调(IMD3)失真最多可以抑制23d B,大大提高了功放的线性度,验证了所提出的数字预失真线性化模型的有效性。

广义记忆型神经网络射频功放数字预失真器

提出了一种基于广义记忆型神经网络（GMNN）的数字预失真器非线性模型,以更好地抑制由于射频功放动态非线性导致的带内失真以及带外频谱扩展等问题。通过引入时间上的超前项,使得功放模型的记忆效应建模能力得以扩展,通过添加高阶非线性级数,使得功放非线性建模精度进一步提高。文中使用带宽为20 MHz的4载波WCDMA信号作为测试信号,对一个中心频率为460 MHz的60W Doherty射频功放进行数字预失真线性化实验。实验结果表明,广义记忆型神经网络数字预失真器的带外抑制可达19 d B,能更有效地抑制射频功放的带外频谱扩展,相比于其他几种预失真器展现出更好的线性化效果,验证了广义记忆型神经网络数字预失真器的有效性。

并发双波段射频功放数字预失真同步性研究

在并发双波段调制信号驱动下,射频功放的非线性更显著和复杂,对其进行线性化将面临新的问题。文中研究了低频波段和高频波段的同步性对线性化的影响,提出同步并发双波段射频信号生成方法,用于解决两频段信号加载时的不同步问题。文中使用1001型(中间两个载波空缺)CDMA2000信号和单载波WCDMA信号分别作为低频段和高频段的测试信号,施加到一个峰值功率为51dBm的Doherty功放上进行实验验证。实验结果表明:两频段不同步将造成无法使用数字预失真方法对功放进行线性化;在同步情况下,采用记忆多项式(MP)可显著提高并发双波段射频功放的线性度。

大型仪器应用于移动通信实验教学的探索

移动通信技术日新月异,移动通信教学内容必须与时俱进。传统的教学方法显然已经无法适应形势的发展。将大型仪器引入到移动通信实验教学当中,既提高了仪器的使用率,又加强了本科实验的研究性与探索性。使理论学习与研究探索相结合,有利于提升学生的学习兴趣和热情,开拓学生视野,增强学生专业素质,调动学生的创新意识;还有助于将科学研究与实验教学相结合,将部分优秀的本科生吸引到科学研究上来。实践证明,大型仪器向教学开放是提高本科教学水平的重要手段。

马赫-曾德尔调制器有限消光比对光生毫米波的影响

光生毫米波在光纤无线电,毫米波成像,射电天文学等领域都有广泛的应用前景。本文对基于单极型马赫-曾德尔调制器(MZM)采用双边带光载波抑制调制的光生毫米波方法进行了理论分析。详细分析了马赫-曾德尔调制器的有限消光比对产生的毫米波的影响。建立了基于单极型马赫-曾德尔调制器采用双边带调制光载波抑制的光生毫米波的实验平台。输入驱动信号频率在23到30GHz之间调节时,获得46到60GHz之间连续可调的毫米波信号,其功率抖动小于1.5dB。

逆F类高效氮化镓Doherty射频功率放大器设计

逆F类功放在接近饱和区工作时效率很高,将其与Doherty功放结构相结合,可以实现一种在大功率回退的情况下仍然具有很高效率的射频功率放大器。本文设计了一款基于Ga N HEMT晶体管的高效率的逆F类Doherty功率放大器,工作频带为910MHz^950MHz。单音信号测试结果显示,在930MHz处,功放回退7.5d B后漏极效率仍高达64.2%。使用3载波WCDMA信号作为测试信号,利用数字预失真技术进行线性化后,功放输出信号的上下边带邻信道功率比(ACPR)分别为-35.39d Bc和-35.9d Bc。

基于MZM的RZ/CSRZ-DQPSK信号产生的新方法

差分相移键控(DPSK)和差分正交相移键控(DQPSK)对光纤非线性具有很高的容忍度,且灵敏度高,在高速、高频谱效率系统中具有优越性。提出了一种基于双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM)的差分正交相移键控归零码(RZ-DQPSK)和差分正交相移键控载波抑制归零码(CSRZ-DQPSK)信号产生的新方法。利用一个双驱动MZM实现DQPSK调制,另一个MZM实现波形切割,生成RZ/CSRZ-DQPSK信号。给出了详细的理论推导过程。该方法简化了高速RZ/CSRZ-DQPSK光信号的产生过程,减少了调制器个数。仿真结果表明,CSRZ-DQPSK信号载波频率分量被抑制,具有比RZ-DQPSK信号更紧凑的频谱结构,采用平衡相干检测接收方法接收到的信号有清晰的眼图。

基于安捷伦高性能仪器数字预失真软件的开发

充分、高效利用大型仪器设备,挖掘其潜力、进行二次开发,使其更好地为教学与科研服务具有十分重要的意义。基于安捷伦高性能仪器自主开发了数字预失真软件,包括了信号发生、信号捕获、延时调整、模型识别、模型验证等功能,深度挖掘了这些高性能仪器的潜能,使其完美满足宁波大学信息科学与工程学院科研人员需求,将科研人员从繁琐的操作中解脱出来,专注于数字预失真技术本身的研究,促进了宁波大学信息科学与工程学院科研人员在无线通信领域的研究,从而创造出更加突出的高水平研究成果。

基于广义改进型Hammerstein模型的宽带射频功率放大器建模

为了提高AH模型的建模精度,该文在AH模型的带记忆弱非线性模块中引入滞后包络项和超前包络项,用于仿真功率放大器的滞后包络效应和超前包络效应,从而构建出广义改进型Hammerstein模型(GAH)。通过实验比较了GAH模型和AH、记忆多项式、分数阶记忆多项式以及广义记忆多项式模型的建模精度和模型复杂度。实验结果显示GAH模型能在很低的计算复杂度下很好地表征功率放大器的记忆效应。