微波接收机电路设计分析论文.doc

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1、微波接收机电路设计分析论文摘要：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(

2、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

3、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11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：5学海无涯(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

4、；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RS

5、U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

6、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。

7、RSU中频放大器前端的噪声系数为：5学海无涯(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=混频器单边噪声系数=5dB，G2=低噪声放大器增益=24dB(见图2)。G3=混频器的增益=-8dB，NF4=中频带通滤波器噪声系数=3dB。当S／N为最小所需信噪比(10．5dB)时，可求得RSU接收机的灵敏度为：Pmin=(-114+4.2+10.5)dBm≈-99dBm故可以满足系统的设计要求。1．4RSU接收机的动态范围动态范围是指以某种方式降

8、低接收机性能的较强带外信号电平与极微弱信号之比。通常考虑的弱信号就是接收灵敏度。动态范围通常有两种表现方式，即用IdB增益压缩表示的单音动态范围和三阶互调表示的双音动态范围。本接收系统中，主要考虑单音动态范围。RSU接收机总的三阶互调输入截断点(IP3)3为：(6)式中，(IP3)1=射频带通滤波器的I/P=∞，(IP3)2=第一级LNA的IP3=15dBm，(IP3)3=第二级LNA的IP3=23dBm；(IP3)4=混频器