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5.8GHz微波接收机电路art计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:提出了一种5.8GHz微波接收机电路设计方案,针对系统标准给定的要求,提出了接收机系统设计的原理和方法,介绍了具体电路设计,给出了实验结果和分析。
  关键词:DSRC噪声系数灵敏度动态范围混频器
  
  DSRC作为一种专用的无线短距通信协议,主要针对固定于车道或路侧的路侧单元(RSU)与转载于移动车辆上的车载单元(OBU)之间的通信接口规范。本文采用广泛使用的被动式欧洲DSRC标准,其主要技术指标如下:工作频率为5.8GHz,下行数据为FMO编码,速率为500kbps,调制方式为幅度(AM)调制;上行数据为NnZI编码,速率为250kbps,调制方式为2MHz或1.5MHz副载波的二进制相移键控(BP5K)调制,数据误码率为10-6。图l为DSRC通信系统工作模式。它采用半双工的通信模式,主要有两种工作方式:下行和上行方式。当在下行方式时,RSU为发射模式,而OBU为接收模式,RSU发射以AM调制方式把调制信号FAM加到5.8GHz的载波频率F0上。当在上行方式时,RSU为接收模式,而OBU为发射模式,RSU发射连续的j.SCHz载波FO给OBU,并与OBU中的2MHz或1.5MHz的副载波BP5K调制信号Fm混频后,再通过天线反射回R5U上的接收机进行同步解调。
  
  本文针对DSRC通信系统给定的要求,提出了一套含OBU和RSU的频率为5.8GHz的微波接收电路,具有灵敏度高、动态范围大等特点,并在最后介绍了系统的实验情况。
  
  图1
  
  1设计原理
  
  1.1接收系统的作用距离和灵敏度估算
  
  OBU的下行唤醒作用距离为:
  
  
  
  (1)式中,λ=载波的波长=5cm;po=RSU发射机的功率输出=18dBm;Gt为RSU的天线增益:13dB;Gr=OBU的天线增益=6dB;Ls=车辆挡风玻璃造成的损耗=-5dB;Smin=OBU的唤醒灵敏度=-40dBm。因此可求得OBU的下行唤醒作用距离在15m左右。
  
  OBU接收到的功率,经OBU的BP5K副载波调制后,再发射回RSU接收机,故接收功率为:
  
  
  
  (2)式中,Lb为OBU的副载波调制和转发损耗,约为-6dB;月为上行链路时OBU与RSU接收机的距离。所以当只为5m-1lm的正常通信范围时,R5U接收机射频端的动态起伏为-84dBm~-97dBm,RSU接收机灵敏度必须<-97dBm。
  
  1.2RSU接收机的总体设计
  
  本系统为微波反射式系统,OBU反射RSU发射机的载波作为上行发射载波,故RSU接收机的RF信号与本振10信号相同。所以本接收机采用零中频接收方案设计,因为上行副载波BPSK调制信号是双边带调制,它的频谱位于载频的两边,故不需要镜频抑制。如图2所示,RSU接收机主要由射频带通滤波器、低噪声放大器、1昆频器、中频带通滤波器和中频放大及BPSK解调电路组成。
  
  图2
  
  针对系统对接收机的要求,在接收机设计中,主要注重以下几个方面:接收机的噪声系数设计、接收机的大动态范围设计、接收机微波无源部件的准确设计。考虑其全面的性能,在具体电路设计中,必须均衡设计各级的噪声系数、功率增益,保证各个无源部件的准确性,合理分配部分电路的指标,以达到系统对接收机的要求。
  
  1.3RSU接收机的灵敏度
  
  对于相干解调的BPSK信号的比特误码率BER为:
  
  
  
  (3)式中,S/N为输入信号的信噪比。因此,为了获得10-6或更少的数据误码率,中频放大器端的信噪比必须大于10.5dB。而RSU接收机所需的信号功率可表示为:
  
  PUR=10lg(kT)+10lgB+NF+S/N(4)
  
  (4)式中,k=波尔兹曼常数,T=室温(290K),B=中频带宽=1MHz,NF=RSU中频放大器前端的噪声系数,S/N为中频放大器输入端信噪比>10.5dB。
  
  RSU中频放大器前端的噪声系数为:
  
  
  
  (5)式中,NF1=1/G1=射频带通滤波器插入损耗=2dB,NF2=低噪声放大器噪声系数=2.1dB,NF3=混频器单边噪声系

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