微型短波信道模拟器设计与实现
发布时间：2021-09-07 04:17
短波信道是一种不稳定且具有时变性的变参数信道,主要由电离层的时变特性所决定,存在着多径干扰、频率选择性衰落、时间选择性衰落、多普勒效应等复杂信道因素,因此短波通信设备的外场实测周期长、跨地域、成本高,且难以保证在相同的信道环境中对通信设备进行重复测试。然而,高效的短波信道模拟器具有配置信道环境的能力,能模拟短波通信所需要的各种信道参数。因此,通过短波信道模拟器能高效地对短波通信设备进行调测,加快通信系统的上市。目前,我国生产的短波信道模拟器比较简单,主要在一些单一频段的电台进行使用,在宽频段、多电台的信道模拟过程中,还达不到相应的要求。而国外生产的高端短波信道模拟器,售价高昂且体积大。针对这种现状,本文完成了一种低成本、微型化的短波信道模拟器设计,给出了信道模拟器的具体硬件设计方案,以及关键步骤的实现方法。本信道模拟器可以支持宽频以及高动态信号输入,可以实现常规状态中的短波信道模拟,同时也可实现定制参数输入的信道模拟,用户在实际的信道模拟的需求下,对所需信道参数可进行配置,最终通过信道模拟及通信测试验证了设计的可行性。首先,本文针对信道模拟器的国内外发展现状进行了分析与论述,介绍了电离...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
短波通信应用领域
1绪论3以产生宽带短波信道的随机时间序列。V.E.Gherm等通过对电离层结构特性以及分布情况进行分析，通过模拟传播模式来建立信道模型，解决了短波在媒介中如何传播的问题[7]。除此之外，针对电离层随机变动对短波传播出现的弥散问题，使用Rytov方法进行解决[7]。短波以及短波信道模拟器通过长期的改进，目前取得了非常大的进展。当前最经典的信道模拟器为EBPropsimFE-003短波信道模拟器，如图（a），以及美国Rockwell公司推出的MDM-3001短波信道模拟器，如图（b）。相比而言MDM-3001短波信道模拟器的特点是相较体积小，性能稳定。（a）EBPropsimFE-003信道模拟器（b）RockwellMDM-3001信道模拟器图1-2经典短波信道模拟器Figure1-2ClassicalHFchannelsimulatorEBPropsimFE-003短波信道模拟器与MDM-3001短波信道模拟器性能参数接近，本文将给出EBPropsimFE-003短波信道模拟器的性能参数，如表1-1所示。表1-1EBPropsimFE-003信道模拟器参数Table1-1EBPropsimFE-003channelsimulatorparameters项目名称描述输入频率1~30MHz中心频率分辨率1kHz路径时延0~13ms路径延迟分辨率0.1ns最大路径数目40最大信道数目10输入信号功率-20~0dBm输出信号功率-36~-16dBm输入输出信号功率分辨率0.1dBm体积50×50×60cmEBPropsimFE-003信道模拟器的特点是精度高，通用性强。但价格十分昂贵。1.2.2国内研究现状我国对短波信道模拟器的研究较为短暂，短波信道数据仿真与移动信道进行
工程硕士专业学位论文46图5-4短波信道模拟器实物图Figure5-4HFchannelsimulatorphysicalfigured具体关键模块选型和功能如表5-4所示。表5-4硬件模块选型表Table5-4Hardwaremoduleselectiontable硬件模块选型主要指标与功能描述主芯片STM32H750cortex-M7内核、双路ADC/DAC（16bit）、480MHz主频支持双精度硬件浮点，以及DSP指令集。低噪声放大器（LNA）TQP3M9035射频范围：1M~100M；噪声系数：0.66dB；射频输出功率：+37dBm、增益：16.5dB。数控衰减器（VGA）ADL5611+PE43503ADL5611：固定增益：22.2dB；工作范围：500k~100MH；（OIP3:40.0dBm、P1Db:21dBm）噪声系数：2.1dB。PE43503：可控衰减功率：1dB~32dB、工作范围：9kHz~6GHz。混频器ADL5387RF工作范围：1MHz~2GHz；噪声系数：2.1dB；正交解调精度：相位精度0.4度、幅度平衡0.05dB、解调带宽：240MHz。本地振荡器ADF4351输出频率范围：3MHz~4.4GHz、高达64可编程分频输出、可编程的输出功率、低相位噪声的VCO、典型抖动0.3psrms滤波器LPF2M低通滤波器，抗混叠，减少带外干扰衰减器Pi型衰减器功率匹配衰减5.2.1.3信道模拟器程序总体结构图5-5从多模式信道给出了信道模拟器实现总体方案。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADF4351的频率合成器设计[J]. 梁军. 电子测试. 2020(01)
[2]基于STM32的综合实验平台设计[J]. 肖艳军,毛哲,温博,周围,孙凌宇,孟召宗,刘伟玲. 实验技术与管理. 2019(12)
[3]无线电通信中短波的特点与作用研究[J]. 闫源江. 信息系统工程. 2019(10)
[4]无线网络中的移动预测综述[J]. 王莹,苏壮. 通信学报. 2019(08)
[5]浅析短波通信[J]. 王朝亮,朱兴云. 中国新通信. 2019(04)
[6]多径信道下基于EM算法的盲LDPC编码器识别研究[J]. 刘钰,王方刚,张静文,艾渤,钟章队. 通信学报. 2018(09)
[7]Altium Designer在电子设计中的应用[J]. 江敏. 无线互联科技. 2018(15)
[8]短波通信技术的发展及应用[J]. 郑志武. 科学咨询(教育科研). 2018(05)
[9]软件无线电中数字下变频技术研究[J]. 张红福. 中国新通信. 2017(07)
[10]基于谐波叠加的短波宽带信道模拟器实现[J]. 李迎辉,马金全. 信息工程大学学报. 2017(01)
硕士论文
[1]利用电离层扰动探测空间目标方法研究[D]. 伍习光.电子科技大学 2018
[2]短波多通道多带宽信道模拟器的设计与实现[D]. 张益嘉.西安电子科技大学 2018
[3]基于SDR平台的超短波信道模拟器设计与实现[D]. 李佳雨.哈尔滨工程大学 2016
[4]短波环境分析研究与模拟实现[D]. 孙宇.哈尔滨工程大学 2016
[5]低相位噪声微波振荡器设计[D]. 郭涛涛.中北大学 2015
[6]基于ITS模型短波信道模拟器设计及在SDR实现方法研究[D]. 宋腾辉.哈尔滨工程大学 2014
[7]短波通信中数字上变频和信道模拟器的设计与实现[D]. 毕刚.西安电子科技大学 2014
[8]短波信道探测技术及短波宽带信道模拟器研究[D]. 魏萌.西安电子科技大学 2014
[9]ITS短波信道模型在软件无线电平台实现方法研究[D]. 韩宇.哈尔滨工程大学 2013
[10]短波信道模拟器关键技术研究及验证[D]. 辜多艮.电子科技大学 2012
本文编号：3388826
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
短波通信应用领域
1绪论3以产生宽带短波信道的随机时间序列。V.E.Gherm等通过对电离层结构特性以及分布情况进行分析，通过模拟传播模式来建立信道模型，解决了短波在媒介中如何传播的问题[7]。除此之外，针对电离层随机变动对短波传播出现的弥散问题，使用Rytov方法进行解决[7]。短波以及短波信道模拟器通过长期的改进，目前取得了非常大的进展。当前最经典的信道模拟器为EBPropsimFE-003短波信道模拟器，如图（a），以及美国Rockwell公司推出的MDM-3001短波信道模拟器，如图（b）。相比而言MDM-3001短波信道模拟器的特点是相较体积小，性能稳定。（a）EBPropsimFE-003信道模拟器（b）RockwellMDM-3001信道模拟器图1-2经典短波信道模拟器Figure1-2ClassicalHFchannelsimulatorEBPropsimFE-003短波信道模拟器与MDM-3001短波信道模拟器性能参数接近，本文将给出EBPropsimFE-003短波信道模拟器的性能参数，如表1-1所示。表1-1EBPropsimFE-003信道模拟器参数Table1-1EBPropsimFE-003channelsimulatorparameters项目名称描述输入频率1~30MHz中心频率分辨率1kHz路径时延0~13ms路径延迟分辨率0.1ns最大路径数目40最大信道数目10输入信号功率-20~0dBm输出信号功率-36~-16dBm输入输出信号功率分辨率0.1dBm体积50×50×60cmEBPropsimFE-003信道模拟器的特点是精度高，通用性强。但价格十分昂贵。1.2.2国内研究现状我国对短波信道模拟器的研究较为短暂，短波信道数据仿真与移动信道进行
工程硕士专业学位论文46图5-4短波信道模拟器实物图Figure5-4HFchannelsimulatorphysicalfigured具体关键模块选型和功能如表5-4所示。表5-4硬件模块选型表Table5-4Hardwaremoduleselectiontable硬件模块选型主要指标与功能描述主芯片STM32H750cortex-M7内核、双路ADC/DAC（16bit）、480MHz主频支持双精度硬件浮点，以及DSP指令集。低噪声放大器（LNA）TQP3M9035射频范围：1M~100M；噪声系数：0.66dB；射频输出功率：+37dBm、增益：16.5dB。数控衰减器（VGA）ADL5611+PE43503ADL5611：固定增益：22.2dB；工作范围：500k~100MH；（OIP3:40.0dBm、P1Db:21dBm）噪声系数：2.1dB。PE43503：可控衰减功率：1dB~32dB、工作范围：9kHz~6GHz。混频器ADL5387RF工作范围：1MHz~2GHz；噪声系数：2.1dB；正交解调精度：相位精度0.4度、幅度平衡0.05dB、解调带宽：240MHz。本地振荡器ADF4351输出频率范围：3MHz~4.4GHz、高达64可编程分频输出、可编程的输出功率、低相位噪声的VCO、典型抖动0.3psrms滤波器LPF2M低通滤波器，抗混叠，减少带外干扰衰减器Pi型衰减器功率匹配衰减5.2.1.3信道模拟器程序总体结构图5-5从多模式信道给出了信道模拟器实现总体方案。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ADF4351的频率合成器设计[J]. 梁军. 电子测试. 2020(01)
[2]基于STM32的综合实验平台设计[J]. 肖艳军,毛哲,温博,周围,孙凌宇,孟召宗,刘伟玲. 实验技术与管理. 2019(12)
[3]无线电通信中短波的特点与作用研究[J]. 闫源江. 信息系统工程. 2019(10)
[4]无线网络中的移动预测综述[J]. 王莹,苏壮. 通信学报. 2019(08)
[5]浅析短波通信[J]. 王朝亮,朱兴云. 中国新通信. 2019(04)
[6]多径信道下基于EM算法的盲LDPC编码器识别研究[J]. 刘钰,王方刚,张静文,艾渤,钟章队. 通信学报. 2018(09)
[7]Altium Designer在电子设计中的应用[J]. 江敏. 无线互联科技. 2018(15)
[8]短波通信技术的发展及应用[J]. 郑志武. 科学咨询(教育科研). 2018(05)
[9]软件无线电中数字下变频技术研究[J]. 张红福. 中国新通信. 2017(07)
[10]基于谐波叠加的短波宽带信道模拟器实现[J]. 李迎辉,马金全. 信息工程大学学报. 2017(01)
硕士论文
[1]利用电离层扰动探测空间目标方法研究[D]. 伍习光.电子科技大学 2018
[2]短波多通道多带宽信道模拟器的设计与实现[D]. 张益嘉.西安电子科技大学 2018
[3]基于SDR平台的超短波信道模拟器设计与实现[D]. 李佳雨.哈尔滨工程大学 2016
[4]短波环境分析研究与模拟实现[D]. 孙宇.哈尔滨工程大学 2016
[5]低相位噪声微波振荡器设计[D]. 郭涛涛.中北大学 2015
[6]基于ITS模型短波信道模拟器设计及在SDR实现方法研究[D]. 宋腾辉.哈尔滨工程大学 2014
[7]短波通信中数字上变频和信道模拟器的设计与实现[D]. 毕刚.西安电子科技大学 2014
[8]短波信道探测技术及短波宽带信道模拟器研究[D]. 魏萌.西安电子科技大学 2014
[9]ITS短波信道模型在软件无线电平台实现方法研究[D]. 韩宇.哈尔滨工程大学 2013
[10]短波信道模拟器关键技术研究及验证[D]. 辜多艮.电子科技大学 2012
本文编号：3388826
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