室内定位系统L波段射频前端设计与实现

发布时间：2017-10-18 04:44

  本文关键词：室内定位系统L波段射频前端设计与实现

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【摘要】：室内定位系统在大型超市、大型仓库以及地下停车场等环境具有重要应用价值,它能够基于位置信息进行防护和监测。针对这样的市场潜在需求,可以设计一套由四个发射机和一个接收机组成的室内定位系统硬件平台。L波段射频前端作为室内定位系统硬件平台的重要组成,其设计和实现是整体系统完成的必要前提。所以需要充分理解该室内定位系统对于射频前端的技术指标要求,研究射频链路中的组成结构,设计合理的解决方案。滤波器广泛应用于射频链路中,其性能参数直接决定了整个射频前端的性能。滤波器在链路中用于抑制无用信号,选通有用信号,它对定位系统的性能有着至关重要的影响。所以本文从滤波器着手,分析了滤波器的基本原理和技术指标,阐述了滤波器S参量应用于网络的物理意义。在此基础上,结合实际系统对于射频前端的技术指标要求,选用超外差接收机体系结构,完成了射频收发通道的参数分配和芯片选型,包括通道上所用到放大器、滤波器以及混频器等,确立了L波段射频收发通道的方案。通过ADS(Advanced Design System)行为级仿真验证方案的可行性,进而完成了射频收发通道的电路设计。另一方面,本文以锁相频率合成技术为基础,采用集成压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)的锁相芯片,设计了本振(Local Oscillator,LO)模块。本振模块在系统中用于提供收发通道上下变频的本振信号,也是射频前端必不可少的一部分。设计完成了L波段射频前端以后,还通过搭建合理的测试平台对硬件模块进行了各项指标的验证。测试指标包括链路增益、杂谐波抑制、输入输出频率以及动态范围等。分析了所得测试数据符合设计技术指标要求,还通过系统连通性测试验证了硬件模块的可靠性。所以本文完成了基于室内定位系统的L波段射频前端设计与实现。
【关键词】：室内定位系统 L波段 超外差 射频前端 本振
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 发射机体系结构10-11
• 1.2.2 接收机体系结构11-12
• 1.3 论文主要研究内容12-13
• 1.4 论文章节安排13-14
• 第2章 射频滤波器综合理论研究14-23
• 2.1 引言14
• 2.2 射频滤波器基本理论14-20
• 2.2.1 射频滤波器的技术指标14-15
• 2.2.2 射频滤波器的设计过程15-20
• 2.3 滤波器网络的S参量20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章L波段射频收发通道的设计23-39
• 3.1 引言23
• 3.2 射频收发通道的技术指标23-27
• 3.2.1 主要技术指标定义23-25
• 3.2.2 室内定位系统射频前端技术指标要求25-27
• 3.3 L波段射频收发通道方案设计27-33
• 3.3.1 收发通道的芯片选型与链路原理设计28-30
• 3.3.2 收发通道的ADS仿真分析30-33
• 3.4 射频收发通道的电路设计33-37
• 3.4.1 微带线设计33-34
• 3.4.2 偏置电路设计34-35
• 3.4.3 PCB制板35-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 射频前端本振模块的设计39-49
• 4.1 引言39
• 4.2 锁相频率合成技术39-41
• 4.2.1 锁相频率合成原理39-40
• 4.2.2 锁相频率合成的关键指标40-41
• 4.3 HMC830主要性能和工作原理41-42
• 4.4 本振模块的硬件设计42-45
• 4.4.1 环路滤波器的设计43
• 4.4.2 STM8单片机电路设计43-44
• 4.4.3 整体电路设计44-45
• 4.5 本振模块的软件设计45-48
• 4.5.1 SPI总线配置时序45-46
• 4.5.2 基于STM8的片上编程46-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 射频前端的测试与分析49-58
• 5.1 引言49
• 5.2 PI型衰减调试电路49-50
• 5.3 射频前端测试平台搭建50-53
• 5.3.1 测量仪器50-51
• 5.3.2 测试原理51-53
• 5.4 测试结果分析53-57
• 5.4.1 本振模块测试数据53-54
• 5.4.2 收发通道测试数据54-56
• 5.4.3 室内定位系统点对点收发测试56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

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