基于基片集成波導(dǎo)互連的16qam高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括16QAM調(diào)制模塊、基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)以及16QAM解調(diào)模塊，其中，所述16QAM調(diào)制模塊對(duì)輸入的二進(jìn)制信號(hào)完成調(diào)制，所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)調(diào)制后信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的傳輸信道，連接所述16QAM調(diào)制模塊和16QAM解調(diào)模塊。本發(fā)明將基片集成波導(dǎo)互連和16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)應(yīng)用于微波頻段的高速互連系統(tǒng)，輸入的二進(jìn)制信號(hào)經(jīng)過(guò)16QAM調(diào)制，傳輸速率降為原來(lái)的1/4，調(diào)制信號(hào)經(jīng)過(guò)基片集成波導(dǎo)互連傳輸，再經(jīng)過(guò)16QAM解調(diào)輸出，恢復(fù)為二進(jìn)制比特序列，從而實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基片集成波導(dǎo)、16進(jìn)制正交幅度(16QAM)調(diào)制解調(diào)技術(shù)和微波頻段的高速互連【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是ー種基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的不斷提高，所使用頻段正在朝著高頻微波毫米波發(fā)展。在這ー頻段上，傳統(tǒng)的互連有著不可克服的缺點(diǎn):首先，雖然傳統(tǒng)互連線的頻帶覆蓋了從直流到高頻段較寬的頻譜，但在高頻段傳輸損耗會(huì)明顯增加；其次，隨著片上系統(tǒng)趨于小型化，多根互連線之間存在嚴(yán)重的耦合串?dāng)_問(wèn)題；再次，由于傳統(tǒng)互連采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，存在嚴(yán)重的色散效應(yīng)和輻射效應(yīng)。以上這些因素會(huì)導(dǎo)致高速信號(hào)發(fā)生衰減和畸變，影響信號(hào)的完整性，進(jìn)而制約了其在高速數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。因此，尋求ー種高性能、易集成、體積小、成本低的高速互連結(jié)構(gòu)一直是高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)难芯繜狳c(diǎn)。
[0003]基片集成波導(dǎo)(SIW)是由傳統(tǒng)介質(zhì)填充矩形波導(dǎo)演變而來(lái)的，其基本結(jié)構(gòu)是由雙面覆銅的介質(zhì)基板和基板上兩排平行的周期性金屬通孔所構(gòu)成。由于每排金屬通孔的孔間距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，因此由縫隙泄露的能量很小，相當(dāng)于內(nèi)部填充了介質(zhì)的矩形波導(dǎo)。兩排周期性金屬通孔起到了電壁的作用，將產(chǎn)生的電磁能量中的絕大部分限制在金屬壁之間的空間內(nèi)傳播。基片集成波導(dǎo)不僅克服了傳統(tǒng)互連的缺點(diǎn)，在高頻段具有損耗小、串?dāng)_低、Q值高、高寬帶及通帶平坦等優(yōu)點(diǎn)，而且其易于加工，易集成，成本低廉，大大增加了其實(shí)用性。由于高頻電磁波可以低損耗地在SIW中傳輸，因此可以利用基片集成波導(dǎo)傳輸高速數(shù)字信號(hào)。
[0004]正交振幅調(diào)制(QAM)是ー種頻譜利用率很高的調(diào)制方式，它是利用兩路獨(dú)立的基帶數(shù)字信號(hào)對(duì)兩個(gè)相互正交的同頻載波進(jìn)行抑制載波的雙邊帶調(diào)制，利用這種已調(diào)信號(hào)在同一帶寬內(nèi)的頻譜正交特性來(lái)實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)的并行傳輸。16QAM調(diào)制共有16個(gè)符號(hào)，即采用16進(jìn)制的碼元符號(hào)，則在每個(gè)碼元持續(xù)時(shí)間內(nèi)可以傳輸4個(gè)比特，使得在相同帶寬條件下數(shù)據(jù)速率提高了 4倍，有效地提高頻帶利用率。
[0005]最近，國(guó)際上已經(jīng)將基片集成波導(dǎo)引入高速互連技術(shù)。Asanee Suntives在2007年首次提出了ー種基于基片集成波導(dǎo)互連的高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(Design andcharacterization of tnewaveguide-based interconnects， IEEE Trans.Aav.Packag.，2007)，針對(duì)SIW在高速互連中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了ー種基于基片集成波導(dǎo)互連的高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用混頻器對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的上下變頻處理來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)在SIW中的傳輸，由于采用簡(jiǎn)單的調(diào)制解調(diào)方式，其系統(tǒng)頻帶利用率較低，制約了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，其數(shù)據(jù)傳輸速率最高僅為5Gbps。
[0006]上述傳統(tǒng)基帶互連技術(shù)在微波頻段的應(yīng)用中存在著高損耗、高串?dāng)_、高輻射、強(qiáng)色散等缺點(diǎn)，限制了其在高速數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用；上述文獻(xiàn)報(bào)道的基于SIW互連的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，采用簡(jiǎn)單的調(diào)制解調(diào)方式，還不能滿足更高數(shù)據(jù)傳輸速率的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)互連技術(shù)中存在的信號(hào)完整性問(wèn)題、以及現(xiàn)有基于基片集成波導(dǎo)互連傳輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單調(diào)制解調(diào)方式的不足，提供了一種傳輸性能優(yōu)良的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。本發(fā)明將基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)和16QAM調(diào)制解調(diào)模塊應(yīng)用于微波頻段的高速互連領(lǐng)域，采用基片集成波導(dǎo)作為高速互連結(jié)構(gòu)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行16QAM調(diào)制解調(diào)處理，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)具有在高頻段損耗低、Q值高、易集成、低成本以及小型化的特點(diǎn)，所述16QAM調(diào)制解調(diào)模塊具有頻帶利用率高的特點(diǎn)，所述基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有低誤碼率和高數(shù)據(jù)傳輸速率的特點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括16QAM調(diào)制模塊、基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)以及16QAM解調(diào)模塊，其中，所述16QAM調(diào)制模塊對(duì)輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)調(diào)制后信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)傳輸信道，連接16QAM調(diào)制模塊和16QAM解調(diào)模塊。
[0010]優(yōu)選地，所述16QAM調(diào)制模塊，包括串并轉(zhuǎn)換単元、2-4電平轉(zhuǎn)換單元、第一低通濾波単元、上變頻混頻單元以及加法器単元，其中，所述串并轉(zhuǎn)換單元將串行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路并行信號(hào)，串并轉(zhuǎn)換単元的兩路輸出端分別先連接至兩路2-4電平轉(zhuǎn)換單元，以將ニ電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為四電平信號(hào)，再連接至第一低通濾波單元，以完成基帶成形濾波，然后連接至上變頻混頻單元，以進(jìn)行頻率變換，最終連接至加法器単元，實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)的合成。所述16QAM調(diào)制模塊對(duì)輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)提高系統(tǒng)頻帶利用率，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0011]優(yōu)選地，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)包括:輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)、輸出耦合結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)以及基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)分別通過(guò)所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)與所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連接。
[0012]優(yōu)選地，所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)基板以及內(nèi)嵌于介質(zhì)基板且沿介質(zhì)基板邊緣兩側(cè)相互平行的兩排周期性金屬通孔；所述介質(zhì)基板上下表面涂覆銅層。
[0013]優(yōu)選地，所述周期性金屬通孔的直徑d小于等于I / 5的介質(zhì)波長(zhǎng)\，即
0.2 Ag ;相鄰兩孔間距S不大于兩倍的金屬通孔直徑d，即S < 2d。
[0014]優(yōu)選地，所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和所述輸出耦合結(jié)構(gòu)均采用50歐姆平面微帶線。
[0015]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)包括:用于連接輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入端轉(zhuǎn)換接頭以及用于連接輸出耦合結(jié)構(gòu)和基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸出端轉(zhuǎn)換接頭，所述輸入端轉(zhuǎn)換接頭和輸出端轉(zhuǎn)換接頭均采用梯形漸變線結(jié)構(gòu)。
[0016]優(yōu)選地，所述16QAM解調(diào)模塊包括:下變頻混頻單元、第二低通濾波單元、位定時(shí)恢復(fù)單元、門(mén)限判決單元以及并串轉(zhuǎn)換單元，其中，所述下變頻混頻単元對(duì)接收到的調(diào)制信號(hào)下變頻到基帶，下變頻混頻單元的輸出端先連接至第二低通濾波單元，以將信號(hào)的高頻分量濾除后，再連接至門(mén)限判決單元，以實(shí)現(xiàn)碼元同步，所述門(mén)限判決單元還與位定時(shí)恢復(fù)単元相連，門(mén)限判決單元的輸出與井串轉(zhuǎn)換單元相連。所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)經(jīng)過(guò)所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸后的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，恢復(fù)為ニ進(jìn)制比特序列。
[0017]為保證信號(hào)的準(zhǔn)確解調(diào)，所述16QAM調(diào)制模塊的載波經(jīng)過(guò)構(gòu)成基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)的一段50歐姆微帶線，產(chǎn)生一定的相位偏移量后，得到為所述16QAM解調(diào)模塊的載波，該相位偏移量與ニ進(jìn)制信號(hào)信號(hào)經(jīng)過(guò)基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸后產(chǎn)生的相位偏移量相
坐寸O
[0018]本發(fā)明將基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)應(yīng)用于高速互連【技術(shù)領(lǐng)域】，輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)經(jīng)過(guò)16QAM調(diào)制，傳輸速率降為原來(lái)的I / 4，調(diào)制后信號(hào)經(jīng)過(guò)基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸，接收信號(hào)再經(jīng)過(guò)解調(diào)輸出，恢復(fù)為ニ進(jìn)制比特序列，從而實(shí)現(xiàn)高速率的數(shù)據(jù)傳輸。
[0019]本發(fā)明中，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)具有在高頻段損耗低、Q值高、易集成、低成本以及小型化的特點(diǎn)，所述16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)具有頻帶利用率高的特點(diǎn)，所述基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有低誤碼率和高傳輸速率的優(yōu)點(diǎn)
[0020]本發(fā)明與傳統(tǒng)互連技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、平面型結(jié)構(gòu):將基片集成波導(dǎo)應(yīng)用于高速互連系統(tǒng)中，輸入激勵(lì)與輸出耦合機(jī)構(gòu)均采用平面電路，易與其他平面型電路集成；
[0022]2、結(jié)構(gòu)緊湊、小型化:采用基片集成波導(dǎo)，比傳統(tǒng)的矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)體積和面積上都有了較大的縮減；
[0023]3、低損耗、低串?dāng)_:采用基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)，比傳統(tǒng)的互連在高頻段的損耗要小，且多根互連線之間的串?dāng)_很低。
[0024]4、采用16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)，提高了系統(tǒng)的頻帶利用率，傳輸速率是傳統(tǒng)的高頻載波調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的4倍。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖2為本發(fā)明基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明基片集成波導(dǎo)散射參數(shù)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明系統(tǒng)輸出信號(hào)的星座圖；
[0030]圖6為本發(fā)明系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)對(duì)比圖；其中，(a)為輸入ニ進(jìn)制信號(hào)，(b)為輸出ニ進(jìn)制信號(hào)；
[0031]圖中:1為輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)，2為輸出耦合結(jié)構(gòu)，3為輸入端轉(zhuǎn)換接頭，4為銅層，5為輸出端轉(zhuǎn)換接頭，6為周期性金屬通孔，7為介質(zhì)基板。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明:本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖6。
[0034]本實(shí)施例提供了ー種基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括16QAM調(diào)制模塊、基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)以及16QAM解調(diào)模塊，其中，所述16QAM調(diào)制模塊對(duì)輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)完成調(diào)制，所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)調(diào)制后信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)的傳輸信道，連接所述16QAM調(diào)制模塊和16QAM解調(diào)模塊。
[0035]進(jìn)ー步地，所述16QAM調(diào)制模塊，包括串并轉(zhuǎn)換單元、2-4電平轉(zhuǎn)換單元、第一低通濾波單元、上變頻混頻單元以及加法器単元，具體為:所述串并轉(zhuǎn)換單元將串行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路并行信號(hào)，與兩路2-4電平轉(zhuǎn)換單元相連，將ニ電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為四電平信號(hào)，再與第一低通濾波單元相連，完成基帶成形濾波后，與上變頻混頻單元相連，進(jìn)行頻率變換，最終與加法器単元相連，實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)的合成。所述16QAM調(diào)制模塊對(duì)輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)提高系統(tǒng)頻帶利用率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的提高。
[0036]進(jìn)ー步地，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)包括:輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)、輸出耦合結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)以及基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)分別通過(guò)所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)與所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連接。
[0037]進(jìn)ー步地，所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)基板以及內(nèi)嵌于介質(zhì)基板且沿介質(zhì)基板邊緣兩側(cè)相互平行的兩排周期性金屬通孔；所述介質(zhì)基板上下表面涂覆銅層。
[0038]進(jìn)ー步地，所述周期性金屬通孔的直徑d小于等于I / 5的介質(zhì)波長(zhǎng)入g，即
0.2 Ag ;相鄰兩孔間距S不大于兩倍的金屬通孔直徑d，即S < 2d。
[0039]進(jìn)ー步地，所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和所述輸出耦合結(jié)構(gòu)均采用50歐姆平面微帶線。
[0040]進(jìn)ー步地，所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)包括:用于連接輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入端轉(zhuǎn)換接頭以及用于連接輸出耦合結(jié)構(gòu)和基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸出端轉(zhuǎn)換接頭，所述輸入端轉(zhuǎn)換接頭和輸出端轉(zhuǎn)換接頭均采用梯形漸變線結(jié)構(gòu)。
[0041]進(jìn)ー步地，所述16QAM解調(diào)模塊包括:下變頻混頻單元、第二低通濾波單元、位定時(shí)恢復(fù)単元、門(mén)限判決單元以及并串轉(zhuǎn)換單元，其中，所述下變頻混頻単元對(duì)接收到的調(diào)制信號(hào)下變頻到基帶，與第二低通濾波單元相連，將信號(hào)的高頻分量濾除后，再與門(mén)限判決單元相連，為實(shí)現(xiàn)碼元同歩，門(mén)限判決單元還與位定時(shí)恢復(fù)單元相連，門(mén)限判決單元的輸出與井串轉(zhuǎn)換單元相連。所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)經(jīng)過(guò)所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸后的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，恢復(fù)為ニ進(jìn)制比特序列。所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)經(jīng)過(guò)所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸后的調(diào)制后信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，恢復(fù)為ニ進(jìn)制比特序列。
[0042]為保證信號(hào)的準(zhǔn)確解調(diào)，所述16QAM調(diào)制模塊的載波經(jīng)過(guò)構(gòu)成基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)的一段50歐姆微帶線，產(chǎn)生一定的相位偏移量后，得到為所述16QAM解調(diào)模塊的載波，該相位偏移量與ニ進(jìn)制信號(hào)信號(hào)經(jīng)過(guò)基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸后產(chǎn)生的相位偏移量相
坐寸o
[0043]具體為:
[0044]圖1為本實(shí)施例的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例提供了ー種基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括16QAM調(diào)制模塊、基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)以及16QAM解調(diào)模塊。其中，所述16QAM調(diào)制模塊對(duì)輸入ニ進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述16QAM解調(diào)模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)傳輸信道，連接所述16QAM調(diào)制和解調(diào)模塊。
[0045]進(jìn)ー步地，所述基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原理如下:
[0046]所述16QAM調(diào)制模塊完成對(duì)信號(hào)的調(diào)制過(guò)程:首先，輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)Xn經(jīng)過(guò)串并轉(zhuǎn)換単元和2-4電平轉(zhuǎn)換單元后，將速率為Rb的序列分成速率為Rb / 4的Am與Bm兩路四電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波器得到A(t)與B(t)兩路信號(hào)；然后經(jīng)上變頻混頻單元分別與兩個(gè)正交的同頻載波COS (2 31 fLOt)與-sin (2 n fLOt)相乘,通過(guò)加法器單元相加后即得16QAM調(diào)制信號(hào)S (t)；
[0047]進(jìn)ー步地，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸調(diào)制信號(hào)S(t)，輸出為r (t)；
[0048]然后對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行下變頻混頻和低通濾波后，得到兩路輸出信號(hào)為Y1U)與Yq(t) ;二者再經(jīng)過(guò)門(mén)限判決和并串變換，得到最終輸出的ニ進(jìn)制信號(hào)Yn。
[0049]圖2為本實(shí)施例的基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)。所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)包括:相互連接的輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)I和輸出耦合結(jié)構(gòu)2、轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)(包括輸入端轉(zhuǎn)換接頭3和輸出端轉(zhuǎn)換接頭5)以及基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括:介質(zhì)基板7以及內(nèi)嵌于介質(zhì)基板7中沿邊緣兩側(cè)相互平行的兩排周期性金屬通孔6 ;所述介質(zhì)基板7上下表面涂覆銅層4 ;所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)分別通過(guò)所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)與所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連。
[0050]進(jìn)ー步地，所述輸入端轉(zhuǎn)換接頭3和輸出端轉(zhuǎn)換接頭5采用梯形漸變線結(jié)構(gòu)，起到阻抗匹配的作用。
[0051]進(jìn)ー步地，所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)I采用50歐姆平面微帶線結(jié)構(gòu)；所述輸出耦合結(jié)構(gòu)2采用50歐姆平面微帶線結(jié)構(gòu)。
[0052]本實(shí)施例中，基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)中所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)I和輸出耦合結(jié)構(gòu)2分別由一段50歐姆的微帶線構(gòu)成，用于基片集成波導(dǎo)與其他電路的連接，微帶線經(jīng)過(guò)梯形漸變線轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)(3、5)，與基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連。整個(gè)輸入激勵(lì)和輸出耦合結(jié)構(gòu)均為平面型，具有較高的設(shè)計(jì)自由度，易加工、易集成。
[0053]圖3為本實(shí)施例的基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)的介質(zhì)基板邊緣兩側(cè)周期性排列的金屬化通孔，即周期性金屬通孔，起到電壁的作用。周期性金屬通孔的直徑d小于等于I / 5的介質(zhì)波長(zhǎng)入g，即d < 0.2入g ;相鄰兩孔間距S不大于兩倍的金屬通孔直徑d，即S < 2d，以減小輻射損耗。
[0054]本實(shí)施例提供的基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)，其中心頻率選擇在21GHz，帶寬在14-28GHZ。介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)し為2.2，損耗角正切tan S是0.0009，厚度h為Imm ;輸入輸出端微帶線寬度W1為Imm,長(zhǎng)度為L(zhǎng)1為3.7mm ;梯形漸變線轉(zhuǎn)換接頭長(zhǎng)度L2為
6.4mm,寬度W2為3.776mm ;基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度L3為36mm,兩排金屬通孔之間的寬度W為7.016mm,金屬化通孔的直徑d為0.4mm,相鄰金屬通孔的間距S為0.6mm。
[0055]圖4為本實(shí)施例的基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)散射參數(shù)仿真與測(cè)試對(duì)比圖。其中心頻率為21GHz，帶寬為14-28GHZ，通帶內(nèi)插損約為0.5dB左右，回波損耗均大于15dB。
[0056]圖5為本實(shí)施例的基于SIW互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的輸出信號(hào)星座圖。輸入信號(hào)為12.5Gbps的PRBS(215-1)偽隨機(jī)比特序列，載波頻率為21GHz時(shí)，輸出信號(hào)星座圖非常清晰。
[0057]圖6為本實(shí)施例的基于SIW互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，當(dāng)傳輸20Gbps的PRBS(215-1)序列時(shí)，其輸入輸出信號(hào)(Xn和Yn)對(duì)比圖。輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)傳輸后產(chǎn)生了一定的延時(shí)，約為4.5ns,并且此時(shí)系統(tǒng)誤碼率仍低于le-12。
[0058]本實(shí)施例提供的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QAM高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，將基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)應(yīng)用于微波頻段的高速互連領(lǐng)域。所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)具有低損耗，高Q值，低串?dāng)_，低成本和易集成的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)具有良好的傳輸特性；所述16QAM調(diào)制解調(diào)技術(shù)是ー種頻譜利用率很高的調(diào)制解調(diào)方式，結(jié)合基片集成波導(dǎo)互連的應(yīng)用使系統(tǒng)在傳輸帶寬有限的前提下，通過(guò)提高SIW互連的頻帶利用率，大幅提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，其速率是傳統(tǒng)的高頻載波調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)速率的4倍。本系統(tǒng)在基片集成波導(dǎo)帶寬為14GHz時(shí)，最大傳輸速率可達(dá)20Gbps，且系統(tǒng)誤碼率在le-12以下。
[0059] 以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括16Q A M調(diào)制模塊、基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)以及16Q A M解調(diào)模塊，其中，所述16Q A M調(diào)制模塊對(duì)輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述16Q A M解調(diào)模塊對(duì)調(diào)制后信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)作為系統(tǒng)傳輸信道，連接16Q A M調(diào)制模塊和16Q A M解調(diào)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述16Q A M調(diào)制模塊包括:串并轉(zhuǎn)換単元、2-4電平轉(zhuǎn)換單元、第一低通濾波單元、上變頻混頻單元以及加法器単元，其中，所述串并轉(zhuǎn)換單元將串行輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為兩路并行信號(hào)，串并轉(zhuǎn)換単元的兩路輸出端分別先連接至兩路2-4電平轉(zhuǎn)換單元，以將ニ電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為四電平信號(hào)，再連接至第一低通濾波單元，以完成基帶成形濾波，然后連接至上變頻混頻單元，以進(jìn)行頻率變換，最終連接至加法器単元，實(shí)現(xiàn)兩路信號(hào)的合成；所述16Q AM調(diào)制模塊對(duì)輸入的ニ進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，通過(guò)提高系統(tǒng)頻帶利用率，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)包括:輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)、輸出耦合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)以及基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)；所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和輸出耦合結(jié)構(gòu)分別通過(guò)所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)與所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)基板以及內(nèi)嵌于介質(zhì)基板且沿介質(zhì)基板邊緣兩側(cè)相互平行的兩排周期性金屬通孔；所述介質(zhì)基板上下表面涂覆銅層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述周期性金屬通孔的直徑d小于等于1/5的介質(zhì)波長(zhǎng)入g，即d < 0.2入g ;相鄰兩孔間距S不大于兩倍的金屬通孔直徑d，即S < 2d。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和所述輸出耦合結(jié)構(gòu)均采用50歐姆平面微帶線。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換接頭結(jié)構(gòu)包括:用于連接輸入激勵(lì)結(jié)構(gòu)和基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸入端轉(zhuǎn)換接頭以及用于連接輸出耦合結(jié)構(gòu)和基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的輸出端轉(zhuǎn)換接頭，所述輸入端轉(zhuǎn)換接頭和輸出端轉(zhuǎn)換接頭均采用梯形漸變線結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于基片集成波導(dǎo)互連的16QA M高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述16Q A M解調(diào)模塊包括:下變頻混頻單元、第二低通濾波單元、位定時(shí)恢復(fù)單元、門(mén)限判決單元以及并串轉(zhuǎn)換單元，其中，所述下變頻混頻単元對(duì)接收到的調(diào)制信號(hào)下變頻到基帶，下變頻混頻單元的輸出端先連接至第二低通濾波單元，以將信號(hào)的高頻分量濾除后，再連接至門(mén)限判決單元，以實(shí)現(xiàn)碼元同步，所述門(mén)限判決單元還與位定時(shí)恢復(fù)單元相連，門(mén)限判決單元的輸出與井串轉(zhuǎn)換單元相連；所述16Q A M解調(diào)模塊對(duì)經(jīng)過(guò)所述基片集成波導(dǎo)互連結(jié)構(gòu)傳輸后的調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)輸出，恢復(fù)為ニ進(jìn)制比特序列。
【文檔編號(hào)】H01P5/00GK103457904SQ201310374414
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】李曉春, 沈利梅, 毛軍發(fā) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)