射频前端器件非线性建模研究

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随着行业的快速发展,手机等无线电子产品的结构越来越复杂,通过设计达到通信标准的难度也进一步增大。在复杂系统中,原来被视为线性器件的可调谐电容和导电泡棉等射频前端器件的非线性在辐射杂散干扰测试中变得越来越显著,逐渐进入科研工作者视野并成为制约电路系统性能的关键所在。因此,为了缩短研发周期和减少研发成本,我们迫切需要针对射频前端,特别是杂散滤波电路之后的可调谐电容和导电泡棉的非线性建立等效的行为级模型库。本文主要的研究内容可以归纳如下:1.本文通过同位替代法将手机的辐射杂散超标问题定位到可调谐电容器和导电泡棉的不理想特性上。通过引入变容二极管小信号C-V特性和隧道效应分别对可调谐电容和导电泡棉的辐射杂散产生机理进行了分析,从理论上对两种器件各自非线性特性产生过程给出了合理的解释。2.本文基于射频测试理论,针对可调谐电容和导电泡棉分别构建了自动化谐波杂散测试系统。该测试系统充分考虑了器件的装配场景,针对可调谐电容和导电泡棉分别设计了专用的测试夹具。同时,为了消除夹具对测试结果的影响,分别采用了直通-反射-延时校准方法和全波仿真去嵌入的校准方法对测试平台进行了校准处理。3.本文基于全参数仿真系统构建了可调谐电容和导电泡棉的行为级模型库。利用符号定义器件非线性建模方法和线性-非线性建模方法不仅提高了模型的精度还增加了模型的适用性。4.本文编写了可调谐电容和导电泡棉的自动化谐波杂散测试系统插件,同时还利用Python和仿真优化软件进行联合优化仿真,在提高测试建模效率的同时,还避免了人为因素的干扰,提高了测试结果的一致性。5.本文通过在新测试条件下对比所建模型库仿真结果和实际测量结果实现无参照模型正确性和预测性的验证。实验结果表明:在正常工作范围内可调谐电容模型的预测误差在0.4d Bm之内。综上,本文以辐射杂散干扰检测为背景,完成了对射频前端可调谐电容和导电泡棉的辐射杂散非线性来源的分析,并形成了从测试、建模到封装的一体化测试建模流程,对其在工业电子设备设计中的应用具有重要意义。
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