【摘 要】
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随着移动网络用户的不断增加,现有频段（3GHz以下）变得相当拥挤,为了满足高速率、多设备和低延时的需求,5G通信得到了飞速的发展。5G通信以其传输速率、流量密度、连接数密度和频谱资源等方面的巨大的优势成为目前研究的热点。5G通信的发展推动了可穿戴市场的扩展,可穿戴设备凭借其便携、实用和多功能化等特点得到了广大消费者的青睐,将5G通信融入可穿戴设备具有广阔的前景。在工作频段上选择全世界通用的5G主流
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随着移动网络用户的不断增加,现有频段（3GHz以下）变得相当拥挤,为了满足高速率、多设备和低延时的需求,5G通信得到了飞速的发展。5G通信以其传输速率、流量密度、连接数密度和频谱资源等方面的巨大的优势成为目前研究的热点。5G通信的发展推动了可穿戴市场的扩展,可穿戴设备凭借其便携、实用和多功能化等特点得到了广大消费者的青睐,将5G通信融入可穿戴设备具有广阔的前景。在工作频段上选择全世界通用的5G主流频段（3.3-3.6GHz）,可以实现全世界的互通,降低建设5G的难度,获得最大的产业链支持。为了顺应5G通信及可穿戴设备的时代潮流,本论文针对5G可穿戴射频前端系统中的天线、带通滤波器、功率放大器和低噪声放大器进行了研究。首先研究了天线的可穿戴化,提出了三层人体模型及天线弯曲模型,针对天线的可穿戴性,设计了柔性共面波导馈电天线,开展了天线与人体不同距离、天线不同弯曲程度以及天线SAR的仿真,并通过实测验证了天线应用于人体的可行性。此外为实现带通滤波器的小型化,设计了发卡带通滤波器,对其进行了仿真分析与实物测试,结果表明所设计的发卡带通滤波器能够满足性能要求。其次分析了5G可穿戴射频前端对于功率放大器和低噪声放大器提出的性能要求,基于晶体管BFP780设计了两级高增益、高线性度的功率放大器,实测结果表明在3.3-3.6GHz内P1dB大于19.13dBm,增益大于20.85dB。采用晶体管BFP740设计了两级低噪声系数、高增益的低噪声放大器,由实测结果可知在3.3-3.6GHz内回波损耗S11小于-11.23dB,S22小于-12.23dB,增益S21大于24.83dB。最后对收发天线传输损耗及5G可穿戴射频前端射频信号传输进行测试,考虑到可穿戴射频前端的应用距离,分别选取不同间距的收发天线进行测试。测试结果表明间距为10cm、30cm和50cm时收发天线传输损耗分别为-29.05dB、-37.81dB和-45.23dB。当间距为90cm时,射频前端射频输出功率大于-25.73dBm,在90cm内可以实现射频信号的有效传输。通过理论分析、建模仿真及实物测试,本论文最终设计出了5G可穿戴射频前端系统中影响较大的四个模块,并通过实验验证了5G可穿戴射频前端的可行性。
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