S波段分段式多進制chirp調(diào)制無線通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種S波段分段式多進制chirp調(diào)制無線通信系統(tǒng)及其通信方法，屬通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對大容量、高速、高安全性、高可靠性的無線通信的需求的不斷增長，人們不得不在過度擁擠且十分有限的無線頻譜上尋找新型技術(shù)。Chirp擴頻技術(shù)是Chirp通信的核心技術(shù)。1962年，由Winkler提起，Chirp擴頻技術(shù)才開始應(yīng)用于通信領(lǐng)域。但是Winkler當(dāng)時只提出了想法，而并沒有針對這一想法給出完整的系統(tǒng)實現(xiàn)方案。直到1966年，Hata發(fā)現(xiàn)Chirp擴頻信號具有對多普勒頻偏免疫的特性，提出了利用Chirp擴頻信號進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)方案，但由于當(dāng)時還沒有較好的產(chǎn)生Chirp信號的辦法，所以該方案沒能付諸實現(xiàn)。直到1973年，Bush首次提出了使用聲表面波(SurfaceAcoustic Wave，簡稱SAW)器件產(chǎn)生Chirp信號的方法。自此以后，Chirp擴頻通信的研究者們開始大量采用了這種成本低廉的模擬設(shè)備來產(chǎn)生Chirp信號。2000年以后，Chirp擴頻技術(shù)受到越來越多的組織和廠商關(guān)注。在2005年3月，經(jīng)IEEE 802.15TG4a(低速率無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作組)投票，一致通過將基于Chirp的超寬帶技術(shù)作為IEEE802.15.4a物理層標(biāo)準(zhǔn)的最后兩個備選方案之一。2007年3月，在IEEE委員會公布的正式的IEEE 802.15.4a物理層標(biāo)準(zhǔn)中，Chirp擴頻技術(shù)成為可選方案之一。
[0003]目前用于Chirp超寬帶通信的調(diào)制方法可分為兩大類，二進制正交鍵控(BinaryOrthogonal Keying，Β0Κ)調(diào)制和直接調(diào)制(Direct Modulat1n, DM)。兩種調(diào)制方法完全不同:在Β0Κ中，Chirp信號被用于表示調(diào)制后的符號；而在DM中，Chirp信號僅用于擴展已調(diào)信號的頻譜。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于客服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，從而提供一種可實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速通信，抗干擾性強，成本低廉，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理的s波段分段式多進制chirp調(diào)制無線通信系統(tǒng)及其通信方法。
[0005]本實用新型為實現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是:該S波段分段式多進制chirp調(diào)制無線通信系統(tǒng)，包括發(fā)射機和接收機，接收機接收來自發(fā)射機的發(fā)射信號；發(fā)射機包括FPGA、系統(tǒng)時鐘、高速DDS單元、射頻本振單元、混頻器、功率放大器、天線；FPGA驅(qū)動高速DDS單元產(chǎn)生chirp編碼信號，射頻本振單元產(chǎn)生的本振信號，chirp編碼信號與本振信號經(jīng)混頻器進行混頻處理，混頻處理將chirp編碼信號的頻譜搬移到2-4GHZ頻段，混頻處理后送入功率放大器進行放大，放大后的信號由天線發(fā)射；FPGA，根據(jù)用戶自定義數(shù)據(jù)要求進制進行編碼并選擇發(fā)射帶寬和頻段間隔；用戶自定義數(shù)據(jù)包括數(shù)字進制、編碼帶寬、編碼分段間隔和發(fā)射頻段；系統(tǒng)時鐘給高速DDS單元和FPGA提供時鐘頻率；接收機包括前置低噪聲放大器、一級帶通濾波器、一級混頻器、一級射頻本振、多路中頻接收單元和信號采集處理系統(tǒng)；前置低噪聲放大器對接收到的信號進行放大，一級帶通濾波器對放大信號做濾波處理，一級混頻器將濾波處理后的信號與射頻本振產(chǎn)生的本振信號進行混頻，混頻處理的信號降低至lOMHz-lGHZ頻率；經(jīng)混頻處理的信號根據(jù)需要的多進制由多路中頻接收單元進行選擇并分路處理。
[0006]所述多路中頻接收單元的包括若干路中頻放大單元，其中任一路中頻放大單元由二級帶通濾波器、放大器、二級混頻器、中頻本振單元、高增益對數(shù)放大器組成；各中頻放大單元的二級帶通濾波器的通頻帶不同；不同通頻帶的二級帶通濾波器對信號頻帶進行分害J，放大器放大分割信號，經(jīng)放大的分割信號與中頻本振單元的信號經(jīng)二級混頻器做降頻處理，再經(jīng)高增益對數(shù)放大器傳送至信號采集處理系統(tǒng)處理；信號采集處理系統(tǒng)，采用A/D轉(zhuǎn)換進行信號采集，將轉(zhuǎn)換后的信號進行解調(diào)，恢復(fù)發(fā)射機發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[0007]本實用新型所述多路中頻接收單元采用模塊化設(shè)計。
[0008]本實用新型所述各中頻放大單元的中頻本振單元產(chǎn)生的信號頻率不同。
[0009]本實用新型所述發(fā)射機的射頻本振單元采用ADF4350芯片，發(fā)射機的混頻器采用MAC-85L+混頻芯片。發(fā)射機的電路采用ADF4350作為本振，配合MAC-85L+混頻芯片作為上變頻電路，具有調(diào)整簡單、頻點穩(wěn)定度高、發(fā)射頻帶范圍寬等優(yōu)點，用戶可以根據(jù)需要在2-4GHz內(nèi)調(diào)整發(fā)射頻率。
[0010]本實用新型所述接收機的前置低噪聲放大器采用CMA-545+芯片、帶通濾波器、混頻器采用MAC-85L+混頻芯片、射頻本振采用ADF4350芯片。接收機的射頻部分采用CMA-545+超寬帶低噪聲放大器，射頻本振采用ADF4350作為本振，配合MAC-85L+混頻芯片作為下變頻電路，具有接收頻帶寬，噪聲系數(shù)低等優(yōu)點。
[0011]本實用新型所述放大器采用寬帶放大器MAR-8A+芯片，放大器作為前置中頻放大，配合高增益對數(shù)放大器采用AD8306芯片，高增益對數(shù)放大器作為后級放大。采用寬帶放大器MAR-8A+作為前置中頻放大，配合AD8306作為后級放大，可以限制輸出幅度，自動調(diào)整增益，并同時指示信號強度，避免了后級采樣電路因飽和而產(chǎn)生失真。
[0012]本實用新型所述S波段分段式多進制chirp調(diào)制無線通信系統(tǒng)的通訊方法，發(fā)射機在發(fā)送數(shù)據(jù)前，F(xiàn)PGA先驅(qū)動高速DDS單元產(chǎn)生預(yù)設(shè)的單點頻正弦波，然后以脈沖形式發(fā)射出去，以脈寬結(jié)束時刻為時間節(jié)點，延遲固定時間發(fā)送數(shù)據(jù)，接收機接收到預(yù)設(shè)脈寬的單點頻正弦波信號后，同樣以脈寬結(jié)束時刻為時間節(jié)點，延遲相同時間間隔啟動信號處理，完成信號同步。
[0013]發(fā)送數(shù)據(jù)時，F(xiàn)PGA根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)字進制、編碼帶寬、編碼分段間隔和發(fā)射頻段，并驅(qū)動高速DDS單元將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分段的chirp編碼信號，然后經(jīng)過混頻，放大，送入天線發(fā)射。
[0014]接收機接收來自發(fā)射機的信號，并將信號送入前置低噪聲放大器進行放大，然后濾波，再由一級混頻器將本振信號與接收信號混頻，將信號頻率降低，隨后將接收信號同時通過不同通頻帶的二級帶通濾波器，從而將一路信號分成多個通道，在每個通道中信號與中頻本振再經(jīng)二級混頻器混頻，將信號降為基帶信號，通過A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采集變成數(shù)字信號，再經(jīng)過分?jǐn)?shù)階傅立葉變換，將數(shù)據(jù)解調(diào)出來。
[0015]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點:
[0016]1、本實用新型采用多進制分段式chirp信號對原始數(shù)據(jù)進行編碼，相比于傳統(tǒng)的PSK，ASK，F(xiàn)SK，本實用新型將發(fā)射能量平均分配到各個頻段中，使其抗點頻干擾能力增強。
[0017]2、本實用新型所述FPGA采用Spartan6XC6SLX9_2TQG144I并行推動DDS芯片AD9914產(chǎn)生分段chirp信號，F(xiàn)PGA根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)字進制、編碼帶寬、編碼分段間隔和發(fā)射頻段，驅(qū)動高速DDS單元將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成分段chirp信號，具有調(diào)頻線性度好，頻率轉(zhuǎn)換速度高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型所述發(fā)射機的電路示意圖。
[0019]圖2是本實用新型所述高速DDS單元與FPGA連接的電路示意圖。
[0020]圖3是本實用新型所述發(fā)射機中射頻本振單元的電路示意圖。
[0021]圖4是本實用新型所述發(fā)射機中系統(tǒng)時鐘的電路示意圖。
[0022]圖5是本實用新型所述接收機的電路示意圖。
[0023]圖6是本實用新型所述接收機中一級射頻本振的電路示意圖。
[0024]圖7是本實用新型所述接收機中中頻放大單元的電路示意圖。
【具體實施方式】