空间电磁感知系统设备设计与应用
发布时间：2021-08-21 15:45
在无线通信的迅速发展下,促使6GHz频率以下频段的使用越来越多。除了现在常用的3G、4G通信网络系统以外,国内的5G通信网络系统已在3300～3600MHz、4800～5000MHz两个6GHz以下频段进行商业试用,国内无人机工作频段、WIFI工作频段为2.4GHz和5.8GHz以及各类无线电台工作频段等众多频段的使用,导致6GHz以下的频谱是越发紧张。并且频谱的使用频带越来越宽,所以合理使用和分配频谱资源可有效促进无线电频谱的发展。然而在实际应用中大量非法无线电设备的涌入,不仅占用了部分合法频谱的频段导致信号之间相互干扰,而且还降低了频谱的利用率,导致频谱使用拥挤,频谱监测的需求越来越多。为了维护空中无线电波秩序,增加对频谱资源的利用率以及对非法无线电设备的定位精度,加强对无线电设备的有效管理,无线电频谱的监测是前提。基于此,针对频谱监测需求,本文结合西安市科技计划项目“电磁空间频谱感知装置设计与开发”,研究并设计了一款空间电磁感知系统设备,频谱感知范围20MHz～6GHz,覆盖了常用的民用频段,可以对环境中存在的射频信号进行有效的监测,也可对无线电非法设备或感兴趣的信号进行定位查找...
【文章来源】：西安邮电大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.3双平衡混频器典型电路
西安邮电大学学硕学位论文22下变频取下边带，即=downLORFIFfff，变频的频率对应关系如表3.4所示。表3.4下变频取下边带的变频频率对应关系表BanddownIFfLRFfHRFfLdownLRFIFLO+=fffHupLLOIFRFf=f+fLupLLOIFIMG+=fffHupHLOIFIMG+=fffBand21765257034404335520561006970Band31765330039005065566569307430Band41765370045005465626572308030Band51765425060006015776577809530综上分析，第一级混频的两个中频频率分别是2910MHz和1765MHz，为滤除中频带外杂散，分别选用了型号BFCN-2625的LTCC滤波器和型号为B7831声表滤波器。在带外都有超过35dB的抑制，为了达到更好的抑制效果，本文采用两中频滤波器级联的方式对带外杂散进行70dB以上的抑制，为第二次混频提供较干净的输入信号。3.1.2二级混频频率规划二级混频相对于一级混频而言比较简单，一级混频得出两个中频信号分别是2910MHz和1765MHz，将两个中频变频到第二中频280MHz，本振信号频率高于第二中频频率，故采用下变频方式，二级混频频率规划表如表3.5所示。表3.5二级混频频率规划表2IFfRFfRFIFLO+=fff2LOIFIMG+=fff2280291031903470280176520452325进入第二混频器的信号带宽为20MHz，从二级混频频率规划表中可知不需要改变两个本振信号的频率。二级混频的中频滤波器选用型号SF1189B的声表滤波器，如图3.2所示为SF1189B滤波器官方手册提供的幅度响应图，其带宽为20MHz，第二中频滤波同样采用两个SF1189B滤波器级联，再加上第一中频滤波器也采用了两级滤波，所以对带外杂散信号有很强的抑制作用。图3.2SF1189B滤波器
第3章空间电磁频谱感知设备硬件设计233.1.3滤波电路设计本节依照前两节对20-6000MHz频段的频谱频率规划方案对滤波器进行设计，选用低温共烧陶瓷（LTCC）结构的滤波器。对于Band1采用型号为LFCN-2290的滤波器，由其插损图如图3.3(a)所示，在本振信号频率2930~5500MHz范围内的抑制超过15dB，在镜像信号频率5840~8410MHz范围内的抑制超过35dB，要实现对本振频率超过60dB的抑制，对镜像频率的抑制超过75dB，使用2个LFCN-2290滤波器级联方式。同样的方法对Band2、Band3、Band4分别使用BFCN-2975+三级、BFCN-3600+三级、BFCN-4100+五级的级联方式达到对本振频率和镜像频率很强的抑制，如表3.6所示。对于Band5使用BFCN-5200+和BFCN-4800+级联的方式，其中BFCN-5200+的3dB带宽范围是4250~6300MHz，BFCN-4800的3dB带宽范围是3900~6000MHz，两滤波器级联之后的3dB带宽范围是4250~6000MHz，对镜像频率7780~9530MHz超过75dB的抑制，而对本振频率的抑制不足，但满足了本振信号在带外。表3.6滤波器对应关系表Band滤波器型号3dB带宽级联次数本振范围/抑制镜像范围/抑制Band1LFCN-2290+20~2600MHz25840~8410MHz/70dB5840~8410MHz/75dBBand2BFCN-2975+2570~3440MHz34335~5205MHz/78dB6100~6970MHz/78dBBand3BFCN-3600+3300~3900MHz35065~5665MHz/78dB6930~7430MHz/78dBBand4BFCN-4100+3700~4500MHz55465~6265MHz/75dB7230~8030MHz/75dBBand5BFCN-5200+BFCN-4800+4250~6000MHz26015-7765MHz/5dB7780~9530MHz/120dB图3.3(a)LFCN-2290+滤波器插损图图3.3(b)BFCN-2975+滤波器插损图图3.3(c)BFCN-3600+滤波器插损图图3.3(d)BFCN-4100+滤波器插损图
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电的传播与干扰问题探究[J]. 李姝晖. 科技传播. 2020(03)
[2]基于TDOA的网络化定位系统自适应站点优选算法[J]. 杜盈,陈峻. 无线电通信技术. 2020(01)
[3]模块化频谱分析仪设计与实验[J]. 张楠,马延军. 电子器件. 2019(06)
[4]5G通信技术的应用研究[J]. 杨俊. 通讯世界. 2019(12)
[5]通信教学研究中带通采样的统一推导与验证[J]. 王兵锐,张新刚,马晓普. 现代信息科技. 2019(24)
[6]排查无人机反制设备对GPS造成的干扰[J]. 郭锋. 中国无线电. 2019(11)
[7]一种2.8～6GHz单片双平衡无源混频器[J]. 李垚,朱晓维. 微波学报. 2019(06)
[8]GPS/北斗双定位模块车联网的报警系统研究[J]. 张开生,张伟盛. 单片机与嵌入式系统应用. 2019 (10)
[9]基于已知目标高度下的三站时差定位[J]. 孙晋,李晓龙. 信息技术. 2019(07)
[10]一种高线性无源双平衡混频器[J]. 曲韩宾,高思鑫,张晓朋,高博. 半导体技术. 2019(06)
硕士论文
[1]射频收发实验平台的研究与设计[D]. 梅宇姣.南京邮电大学 2019
[2]30MHz-8GHz宽带接收机前端设计研究[D]. 李常中.南京邮电大学 2018
[3]超宽频率范围射频接收机的若干关键技术研究[D]. 王涛.华中科技大学 2018
[4]基于软件无线电的基站监测系统设计[D]. 张羽博.兰州交通大学 2017
[5]基于软件无线电的便携式收发硬件平台的研究与实现[D]. 吴国翔.兰州交通大学 2016
[6]10MHz-12GHz超宽带接收机的设计与实现[D]. 刘民伟.电子科技大学 2013
[7]空中无线电监测测向系统研究[D]. 刘益君.云南大学 2012
本文编号：3355891
【文章来源】：西安邮电大学陕西省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2.3双平衡混频器典型电路
西安邮电大学学硕学位论文22下变频取下边带，即=downLORFIFfff，变频的频率对应关系如表3.4所示。表3.4下变频取下边带的变频频率对应关系表BanddownIFfLRFfHRFfLdownLRFIFLO+=fffHupLLOIFRFf=f+fLupLLOIFIMG+=fffHupHLOIFIMG+=fffBand21765257034404335520561006970Band31765330039005065566569307430Band41765370045005465626572308030Band51765425060006015776577809530综上分析，第一级混频的两个中频频率分别是2910MHz和1765MHz，为滤除中频带外杂散，分别选用了型号BFCN-2625的LTCC滤波器和型号为B7831声表滤波器。在带外都有超过35dB的抑制，为了达到更好的抑制效果，本文采用两中频滤波器级联的方式对带外杂散进行70dB以上的抑制，为第二次混频提供较干净的输入信号。3.1.2二级混频频率规划二级混频相对于一级混频而言比较简单，一级混频得出两个中频信号分别是2910MHz和1765MHz，将两个中频变频到第二中频280MHz，本振信号频率高于第二中频频率，故采用下变频方式，二级混频频率规划表如表3.5所示。表3.5二级混频频率规划表2IFfRFfRFIFLO+=fff2LOIFIMG+=fff2280291031903470280176520452325进入第二混频器的信号带宽为20MHz，从二级混频频率规划表中可知不需要改变两个本振信号的频率。二级混频的中频滤波器选用型号SF1189B的声表滤波器，如图3.2所示为SF1189B滤波器官方手册提供的幅度响应图，其带宽为20MHz，第二中频滤波同样采用两个SF1189B滤波器级联，再加上第一中频滤波器也采用了两级滤波，所以对带外杂散信号有很强的抑制作用。图3.2SF1189B滤波器
第3章空间电磁频谱感知设备硬件设计233.1.3滤波电路设计本节依照前两节对20-6000MHz频段的频谱频率规划方案对滤波器进行设计，选用低温共烧陶瓷（LTCC）结构的滤波器。对于Band1采用型号为LFCN-2290的滤波器，由其插损图如图3.3(a)所示，在本振信号频率2930~5500MHz范围内的抑制超过15dB，在镜像信号频率5840~8410MHz范围内的抑制超过35dB，要实现对本振频率超过60dB的抑制，对镜像频率的抑制超过75dB，使用2个LFCN-2290滤波器级联方式。同样的方法对Band2、Band3、Band4分别使用BFCN-2975+三级、BFCN-3600+三级、BFCN-4100+五级的级联方式达到对本振频率和镜像频率很强的抑制，如表3.6所示。对于Band5使用BFCN-5200+和BFCN-4800+级联的方式，其中BFCN-5200+的3dB带宽范围是4250~6300MHz，BFCN-4800的3dB带宽范围是3900~6000MHz，两滤波器级联之后的3dB带宽范围是4250~6000MHz，对镜像频率7780~9530MHz超过75dB的抑制，而对本振频率的抑制不足，但满足了本振信号在带外。表3.6滤波器对应关系表Band滤波器型号3dB带宽级联次数本振范围/抑制镜像范围/抑制Band1LFCN-2290+20~2600MHz25840~8410MHz/70dB5840~8410MHz/75dBBand2BFCN-2975+2570~3440MHz34335~5205MHz/78dB6100~6970MHz/78dBBand3BFCN-3600+3300~3900MHz35065~5665MHz/78dB6930~7430MHz/78dBBand4BFCN-4100+3700~4500MHz55465~6265MHz/75dB7230~8030MHz/75dBBand5BFCN-5200+BFCN-4800+4250~6000MHz26015-7765MHz/5dB7780~9530MHz/120dB图3.3(a)LFCN-2290+滤波器插损图图3.3(b)BFCN-2975+滤波器插损图图3.3(c)BFCN-3600+滤波器插损图图3.3(d)BFCN-4100+滤波器插损图
【参考文献】：
期刊论文
[1]无线电的传播与干扰问题探究[J]. 李姝晖. 科技传播. 2020(03)
[2]基于TDOA的网络化定位系统自适应站点优选算法[J]. 杜盈,陈峻. 无线电通信技术. 2020(01)
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[4]5G通信技术的应用研究[J]. 杨俊. 通讯世界. 2019(12)
[5]通信教学研究中带通采样的统一推导与验证[J]. 王兵锐,张新刚,马晓普. 现代信息科技. 2019(24)
[6]排查无人机反制设备对GPS造成的干扰[J]. 郭锋. 中国无线电. 2019(11)
[7]一种2.8～6GHz单片双平衡无源混频器[J]. 李垚,朱晓维. 微波学报. 2019(06)
[8]GPS/北斗双定位模块车联网的报警系统研究[J]. 张开生,张伟盛. 单片机与嵌入式系统应用. 2019 (10)
[9]基于已知目标高度下的三站时差定位[J]. 孙晋,李晓龙. 信息技术. 2019(07)
[10]一种高线性无源双平衡混频器[J]. 曲韩宾,高思鑫,张晓朋,高博. 半导体技术. 2019(06)
硕士论文
[1]射频收发实验平台的研究与设计[D]. 梅宇姣.南京邮电大学 2019
[2]30MHz-8GHz宽带接收机前端设计研究[D]. 李常中.南京邮电大学 2018
[3]超宽频率范围射频接收机的若干关键技术研究[D]. 王涛.华中科技大学 2018
[4]基于软件无线电的基站监测系统设计[D]. 张羽博.兰州交通大学 2017
[5]基于软件无线电的便携式收发硬件平台的研究与实现[D]. 吴国翔.兰州交通大学 2016
[6]10MHz-12GHz超宽带接收机的设计与实现[D]. 刘民伟.电子科技大学 2013
[7]空中无线电监测测向系统研究[D]. 刘益君.云南大学 2012
本文编号：3355891
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