Analog front-ends for software-defined radio receivers

tony8261

一篇国外的关于软件无线电接收器模拟前端的博士毕业论文.
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Contents
1 Introduction 1
1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Software (Defined) Radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 Project description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.4 Previous work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.5 Thesis Outline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Software Radio 7
2.1 Sampler-based architectures . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Software Radio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.1.2 Direct RF Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1 Sample rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.2 SNR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.3 Jitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.4 SFDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.3 Feasibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4 Summary and Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3 Software Defined Radio 25
3.1 Downconverter without RF pre-filtering . . . . . . . . . . . 26
3.1.1 Noise requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.1.2 Linearity requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.1.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2 Downconverter with RF pre-filtering . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.1 Linearity requirement . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.2 Selection of intermediate frequency . . . . . . . . . 35
3.3 RF Filtering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.4 Local Oscillator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.4.1 Jitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.4.2 Sampling and mixing compared . . . . . . . . . . . 46
3.5 Channel filtering and analogue-to-digital conversion . . . 48
3.5.1 Sample rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5.2 SFDR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.5.3 SNR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.5.4 Resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.5.5 Variable gain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.5.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.6 Summary and conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4 A wideband downconverter 59
4.1 Design considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.2 Circuit overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.3 Low-Noise Amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.4 Mixer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.5 IF filter and amplifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.6 Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.7 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
4.8 Combination with postprocessing . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.8.1 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.8.2 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.8.3 Experimental results . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.9 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.10 Discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5 Summary and conclusions 91
5.1 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.2 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.3 Recommendations for further research . . . . . . . . . . . . 92
Samenvatting 93
Dankwoord 95
A Intermodulation distortion 97
A.1 Frequencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
A.1.1 Second order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
A.1.2 Third order . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
A.2 Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Bibliography 101
List of publications 107

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tony8261

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skyzhangkaiwq

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manonroad

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skygardon

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