参考法直接扩频试验电路(节选)

图10.20 所示是一个完整的参考法直接序列扩频通信系统信道部分的实验电路,包括一个发射机和一个接收机,系统工作在350MHz的UHF频段,稍加改进即可工作在IEEE 802.11协议规定的2.4G频段。在发射机和接收机中除中频使用了声表面波(SAW)带通滤波器外,其余的滤波器均为RC或LC滤波器,同时在本振、混频器和射频输入输出放大器等部位使用了多片MAXIM公司的RF集成电路组件以减小系统的体积和功耗,同时可以使用2.7V至5.5V的电源供电。为了简明起见,框图中有少数放大器和滤波器未能详细画,但在下一小节的系统仿真实验中给出了较为详尽的分析。
1) 数据与扩频码的预处理
实验电路中数据率设为1MHz(根据实际需要可作适当修改),扩频码为11MHz,在发射机的输入端有两路输入,一路是扩频码,另一路是扩频码与信号模2和后的波形,它们分别与一次中频本振信号的正弦和余弦信号混频调制。如果直接将扩频码和数据信号异或后进行中频调制,则中频信号的频谱是典型的Sin X/X图形,如图10.21(a),它的旁瓣仅比主瓣小13dB,而IEEE 802.11协议规定旁瓣比主瓣至少要小30dB。因此,在信号源和混频器之间加入了一个截止频率为7.7MHz的Butterworth低通滤波器,使中频信号频谱的旁瓣比主瓣小36dB,如图10.21(b)。考虑滤波器的噪声和非线性等因素后仍满足30dB的要求。同样在对称端也需加入参数相同的滤波器以保证参考信号的特性一致。MAX280为5阶Butterworth低通滤波器。图10.21所示的分别是使用Butterworth低通滤波器前和使用后的一次中频调制频谱图形>。
2)系统的天线和传输损耗 由于使用了11MHz的扩频码,调制后的信号将占用22MHz的带宽,扩频以后的信号带宽 如图10.22所示,包含信号和参考信号的两个主瓣分别在350MHz和320MHz中心频率的带宽为±22MHz,发射机和接收机天线的带宽覆盖范围至少应满足335±27MHz。显然,传统的UHF窄带鞭状天线无法满足上述要求,可以考虑使用其它类型的的宽带天线,如飞机上使用的翼形天线。另外,设发射机的输出功率为18dBm,假设接收机可以在0—100dB传输损耗的环境下工作,则接收机的灵敏度设计为-87dBm左右。后面仿真所列的实验数据都是假设传输损耗为75dB时得到的。 3)发射机 发射机的数据—中频调制器为两个特性一致的MAX2660,使用了两个频率较高的一次中频(130MHz和100MHz)作为本振输入,分别调制扩频数据和扩频参考信号,两者之间的差频为实际的中频(30MHz),因此在接收机端解扩后的中频为30MHz。使用两个频率较高的一次中频的目的在于使用声表面滤波器(SAW)作中频滤波器时有较好的频带特性。通常SAW有10dB左右的损耗。一次调制后的信号经与220MHz的本振混频后得到两路射频,fc1为350MHz,fc2为320MHz,则fIF=350MHz-320MHz=30MHz。发射机射频信号的功率谱如图10.22。
发射机的中频—射频调制器选用了MAX2510,它是具有射频预放功能的双路平衡混频器,内置0°—90°本振移相电路和具有增益系数的下变频混频器。只需在它与天线之间加入LC带通滤波器和射频功放及低噪声放大器(LNA)就可构成完整的RF单元。发射机的功放和接收机的低噪声放大器(LNA)都使用了MAXIM的集成组件,因幅面限制没有在图中画出,另外还有交替放置的几个LC二阶滤波器组也未画出。发射机的输出功率为18—20dBm,约70—100mW。
4)接收机 接收机的射频—中频转换器为MAX2510内置的下变频混频器,由于与发射机使用同一本振,且共用同一芯片,因此没有考虑-80dB的本振泄露。减少本振泄露是非常有必要的,因为各级之间的频率都与其它滤波器的截止频率很接近,所以在设计时可考虑在两级混频器之间增加屏蔽。解扩频混频器的输入级被分为两个通道,与两个SAW滤波器相连(中心频率为100MHz和130MHz,带宽BW为±8.5MHz,与发射机端特性相同)。解扩频混频器的输出如图10.23所示。该信号经Costas环解调后还原成原始数据。Costas环的输入信号实际上是原数据信号(1MHz)在30MHz载波上的已调信号。由于没有对应的MAXIM的集成电路,有关Costas环的设计可参考相关文献。另外,对于Costas环的输出来说,可能存在“倒π”现象,及I路的输出相对输入数据的相位不是0°就是180°。通常在数据通信中差分数据编码方案,因此对Castas环的0/180°输出并不敏感。图10.24显示了原始输入数据的波形经过适当延时后与解调后的信号叠加在一起的波形。




作者:anonymous 更新日期:2004-12-29
来源:mvista.com.cn
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相关评论 发表评论
nihao! [2005-05-29]
照搬原文,没有任何创新。