论文部分内容阅读
[摘 要]集群通信系统主要就是一种高级的无线调度通信系统，其具有容量大、功能多、效率高等特点，属于专用业务的无线调度系统。数字集群通信系统是由基站、交换机、调度台、网管系统、覆盖系统等超大规模的集成电路、计算机技术、有线的交换技术共同结合而成的产物。因为系统接收前端性能指标在整个性能中有重要的影响，且集群系统性能的好坏对接收系统的整体性能优劣也有直接的影响，还决定着系统后面的电路指标上限。因此，研制具有较高性能的接收系统前端能够使整个系统的质量、效率大大提升。本文主要对集群通信基站接收系统RF前端的设计与研发进行分析，以期促进接收系统前端的整体性能。
[关键词]集群通信；接收系统；RF前端设计
中图分类号：TN929.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0166-01
1.前言
集群通信系统主要是利用基站TB3、根据用户的需求通过主控信道自动给用户分配话音信道。集群通信系统具有群组呼叫、紧急呼叫、私密呼叫和打电话等功能，另外其还能够给使用的人员提供稳定通信信道、快速建立通话、动态重组，尤其是对紧急的特殊任务进行执行的过程中，集群系统的这些功能十分重要。由于集群通信系统中存在资源共享等优点，企业单位、政府机关均能够参照不同的部门需求对同一套集群通信设备进行共享，进而更好的给环境卫生、警务、公用设施的管理、政务等提供服务。
2.集群通信基站的接收系统RF前端设计及研发分析
2.1 分析集群通信接收站系统中的关键技术指标
在800MHz集群通信基站中，其接收机模块主要包含：射频的前端、调节电路、频率综合器。利用PLL、晶体振荡器可以使其分别产生第一和第二本地振荡信号。在第一中频中，其频率是45MHz，而第二中频的频率则是455KHz。在集群系统中其整体的电路包括：LNA、滤波器、PLL频率源、混频器、限幅电路/中频放大电路、直流电路、FM解调电路等[1]。为了更好的达到用户所提出的实际接收技术指标，使系统的稳定性上升、造价成本降低、尺寸缩小、大范围的通话等需求得以实现，设计、研究人员一定要根据相应的噪声系数、灵敏度等要求对接收机的量化指标进行论证，且选择适合的器件来达到各项指标的具体要求。
2.2 接收系统工作原理及设计方案分析
2.2.1 工作原理
在本接收机中，其主要是通过超外差结构进行工作，而该结构能在低中频中实现相对的带宽较窄，但矩形系数比较高的中频滤波器，可以使接收机中的选择性提升，使射频级中高增益实现的难度大大降低。因受到经济一体化的影响，在公众、专业的移动通信等一些领域中，有效促进了集群标准制定。比如在专业的移动通信范畴中的铁路、航海、内河航运、航空、旅游、高速公路以及公安、武警等机构的专业网络中，伴随其业务的范围逐渐扩展，更加需要统一、先进的通信技术方法。在此趋势的影响下要求集群系统要实现统一、方便跨省、跨地区、跨部门联网。在我国集群通信凭借其高效、迅捷、安全等优点得到了持续的发展，如今早已成我国通信市场中广泛重视的一项热门技术[2]。
2.2.2 接收系统RF前端设计方案的可行性
想要使接收系统前端所需指标得以实现，一定要对其可行性进行严格论证。对于手机的噪声系数、灵敏度、线性度、增益分配必须进行详细的数学计算，进而才可以知道设计中选用的结构体系和电路器件进行连接之后是否可以达到标准，最终更好的对接收系统RF前端进行设计。
2.3 集群通信接收系统中主要的模块电路的设计分析
2.3.1 分析射频前端的实现方案
将进入到系统中的干扰信号滤除，可将预选滤波器放置在噪声较低的放大器的前面，且把中频滤波器放在各个混频器的后面。其中，所使用的预选滤波器应采用型号为LC型的，并将晶体的滤波器用作第一中频滤波器，陶瓷的滤波器则用作第二中频滤波器，还必须把带宽控制在接收中所需的中频带宽上，进而使进入到解调器中的噪声带宽口得以减小[3]。
2.3.2 分析音频放大电路与FM解调电路的设计
FM解调电路在本系统中往往是通过正交FM解调器进行工作，而正交FM解调器又可以称作符合门检波器，对两个正交（即相位差为900）的信号进行相乘，进而从复合的中频波形内将原始的信息信号提取出来，而正交的检波器应采用900的移相器、检波器、单调谐电路来对FM信号机械能解调。900移相器输出信号和所接收的实际中频信号之间呈正交关系，且调谐电路可以把频率的变化转变成相位的变化，而乘积检波器则把移相之后的IF信号、接收到得的IF信号进行相乘，进而使正交得以实现，解调出具体的音频信号。在FM系统中，噪声功率的谱密度呈现出抛物线形，与信息信号低频分量相比FM性能较好，因为FM系统中信息信号的高频分量均有高电平噪声存在，因而必须衰减解调信号高频分量。为了对信息信号的高频分量衰减进行弥补，可以在接收系统中使用一个低通的滤波器[4]。
3.对接收系统进行相应的调试及测试
3.1 对系统的主模块进行测试
在该接收系统中，其是由三个完全独立的3个部分所组成，即射频的前端、解调电路、频率综合器。对系统进行设计的过程中相关人员是利用完全独立的3个部分进行调试，虽然可以给样品调试、检测提供有力的条件，但是存在一定的弊端，一定要确保射频部分的性能良好、每个通道间应有相应的一致性，只有保证各级系统性能完整才可以使最后系统的联合调试顺利完成，对系统主模块进行测试时必须注意以上的要求。
3.2 动态范围和灵敏度测试
对系统的各个部分进行测试的过程中，首先应通过Agilent E4432B信号源将FM信号输入其中，而输入信号的载频是800MHz，其调制深度、调制频率分别为1KHz。经过相应的测试之后，可以测试出本系统的灵敏度良好，将大信号输入其中并不会产阻塞的现象，由于SA617中频具有限幅、放大的作用，且该芯片还具有高动态的范围，而且正是因此动态范围达到了客户的需求，因而当初进行设计时并没有选择AGC电路，这样的设计不但可以使成本得到有效节约，还可以防止基站在对信号进行接收时因AGC增益变化导致近距离的大信号对远距离的小信号进行压制的问题产生[5]。
3.3 对解调电路进行测试
对于FM解调电路而言，其往往是使用900的正交检波器把两个正交的信号进行相乘。然后再利用检波器、单调谐电路、移相器对FM信号解调。900移相器输出的信号和所接收的中频信号之间是正交关系。
4.结束语
综上所述，通过对国内、国外现有技术的基础上分析、研究集群通信基站接收系统RF前端的设计、工程实践。通过对集群通信的接收系统设计进行分析后，使相关人员注意到了设计、研究过程中必须要重视的问题，并利用相应的措施对其进行解决，而且还得出集群通信接受系统具有低耗能、低成本、小型化、高效率等优点，其可以给集群通信系统稳定性的不断提升奠定良好的基础。
参考文献
[1] 刘杰珍，唐宏. TD-SCDMA集群通信系统中二基站宏分集性能分析[J].电信科学，2011，23（34）：462-463.
[2] 卢光军，张莉，陆佩忠.基于集群计算的通信接收系统关键技术[J].计算机工程，2010，35（5）：658-659.
[3] 魏万云.数字集群移动通信系统的机房建设探析[J].互联网天地，2014，25（15）：765-767.
[4] 李鹏鹏，孙君，赵夙.TD-SCDMA集群通信系统干扰的研究[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2013，21（15）：148-149.
[5] 卢峰，薛正辉，李伟明.辐射干扰下通信接收系统的阻塞性能研究[J].环境技术，2014，34（26）：276-278.
[关键词]集群通信；接收系统；RF前端设计
中图分类号：TN929.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）06-0166-01
1.前言
集群通信系统主要是利用基站TB3、根据用户的需求通过主控信道自动给用户分配话音信道。集群通信系统具有群组呼叫、紧急呼叫、私密呼叫和打电话等功能，另外其还能够给使用的人员提供稳定通信信道、快速建立通话、动态重组，尤其是对紧急的特殊任务进行执行的过程中，集群系统的这些功能十分重要。由于集群通信系统中存在资源共享等优点，企业单位、政府机关均能够参照不同的部门需求对同一套集群通信设备进行共享，进而更好的给环境卫生、警务、公用设施的管理、政务等提供服务。
2.集群通信基站的接收系统RF前端设计及研发分析
2.1 分析集群通信接收站系统中的关键技术指标
在800MHz集群通信基站中，其接收机模块主要包含：射频的前端、调节电路、频率综合器。利用PLL、晶体振荡器可以使其分别产生第一和第二本地振荡信号。在第一中频中，其频率是45MHz，而第二中频的频率则是455KHz。在集群系统中其整体的电路包括：LNA、滤波器、PLL频率源、混频器、限幅电路/中频放大电路、直流电路、FM解调电路等[1]。为了更好的达到用户所提出的实际接收技术指标，使系统的稳定性上升、造价成本降低、尺寸缩小、大范围的通话等需求得以实现，设计、研究人员一定要根据相应的噪声系数、灵敏度等要求对接收机的量化指标进行论证，且选择适合的器件来达到各项指标的具体要求。
2.2 接收系统工作原理及设计方案分析
2.2.1 工作原理
在本接收机中，其主要是通过超外差结构进行工作，而该结构能在低中频中实现相对的带宽较窄，但矩形系数比较高的中频滤波器，可以使接收机中的选择性提升，使射频级中高增益实现的难度大大降低。因受到经济一体化的影响，在公众、专业的移动通信等一些领域中，有效促进了集群标准制定。比如在专业的移动通信范畴中的铁路、航海、内河航运、航空、旅游、高速公路以及公安、武警等机构的专业网络中，伴随其业务的范围逐渐扩展，更加需要统一、先进的通信技术方法。在此趋势的影响下要求集群系统要实现统一、方便跨省、跨地区、跨部门联网。在我国集群通信凭借其高效、迅捷、安全等优点得到了持续的发展，如今早已成我国通信市场中广泛重视的一项热门技术[2]。
2.2.2 接收系统RF前端设计方案的可行性
想要使接收系统前端所需指标得以实现，一定要对其可行性进行严格论证。对于手机的噪声系数、灵敏度、线性度、增益分配必须进行详细的数学计算，进而才可以知道设计中选用的结构体系和电路器件进行连接之后是否可以达到标准，最终更好的对接收系统RF前端进行设计。
2.3 集群通信接收系统中主要的模块电路的设计分析
2.3.1 分析射频前端的实现方案
将进入到系统中的干扰信号滤除，可将预选滤波器放置在噪声较低的放大器的前面，且把中频滤波器放在各个混频器的后面。其中，所使用的预选滤波器应采用型号为LC型的，并将晶体的滤波器用作第一中频滤波器，陶瓷的滤波器则用作第二中频滤波器，还必须把带宽控制在接收中所需的中频带宽上，进而使进入到解调器中的噪声带宽口得以减小[3]。
2.3.2 分析音频放大电路与FM解调电路的设计
FM解调电路在本系统中往往是通过正交FM解调器进行工作，而正交FM解调器又可以称作符合门检波器，对两个正交（即相位差为900）的信号进行相乘，进而从复合的中频波形内将原始的信息信号提取出来，而正交的检波器应采用900的移相器、检波器、单调谐电路来对FM信号机械能解调。900移相器输出信号和所接收的实际中频信号之间呈正交关系，且调谐电路可以把频率的变化转变成相位的变化，而乘积检波器则把移相之后的IF信号、接收到得的IF信号进行相乘，进而使正交得以实现，解调出具体的音频信号。在FM系统中，噪声功率的谱密度呈现出抛物线形，与信息信号低频分量相比FM性能较好，因为FM系统中信息信号的高频分量均有高电平噪声存在，因而必须衰减解调信号高频分量。为了对信息信号的高频分量衰减进行弥补，可以在接收系统中使用一个低通的滤波器[4]。
3.对接收系统进行相应的调试及测试
3.1 对系统的主模块进行测试
在该接收系统中，其是由三个完全独立的3个部分所组成，即射频的前端、解调电路、频率综合器。对系统进行设计的过程中相关人员是利用完全独立的3个部分进行调试，虽然可以给样品调试、检测提供有力的条件，但是存在一定的弊端，一定要确保射频部分的性能良好、每个通道间应有相应的一致性，只有保证各级系统性能完整才可以使最后系统的联合调试顺利完成，对系统主模块进行测试时必须注意以上的要求。
3.2 动态范围和灵敏度测试
对系统的各个部分进行测试的过程中，首先应通过Agilent E4432B信号源将FM信号输入其中，而输入信号的载频是800MHz，其调制深度、调制频率分别为1KHz。经过相应的测试之后，可以测试出本系统的灵敏度良好，将大信号输入其中并不会产阻塞的现象，由于SA617中频具有限幅、放大的作用，且该芯片还具有高动态的范围，而且正是因此动态范围达到了客户的需求，因而当初进行设计时并没有选择AGC电路，这样的设计不但可以使成本得到有效节约，还可以防止基站在对信号进行接收时因AGC增益变化导致近距离的大信号对远距离的小信号进行压制的问题产生[5]。
3.3 对解调电路进行测试
对于FM解调电路而言，其往往是使用900的正交检波器把两个正交的信号进行相乘。然后再利用检波器、单调谐电路、移相器对FM信号解调。900移相器输出的信号和所接收的中频信号之间是正交关系。
4.结束语
综上所述，通过对国内、国外现有技术的基础上分析、研究集群通信基站接收系统RF前端的设计、工程实践。通过对集群通信的接收系统设计进行分析后，使相关人员注意到了设计、研究过程中必须要重视的问题，并利用相应的措施对其进行解决，而且还得出集群通信接受系统具有低耗能、低成本、小型化、高效率等优点，其可以给集群通信系统稳定性的不断提升奠定良好的基础。
参考文献
[1] 刘杰珍，唐宏. TD-SCDMA集群通信系统中二基站宏分集性能分析[J].电信科学，2011，23（34）：462-463.
[2] 卢光军，张莉，陆佩忠.基于集群计算的通信接收系统关键技术[J].计算机工程，2010，35（5）：658-659.
[3] 魏万云.数字集群移动通信系统的机房建设探析[J].互联网天地，2014，25（15）：765-767.
[4] 李鹏鹏，孙君，赵夙.TD-SCDMA集群通信系统干扰的研究[J].南京邮电大学学报（自然科学版），2013，21（15）：148-149.
[5] 卢峰，薛正辉，李伟明.辐射干扰下通信接收系统的阻塞性能研究[J].环境技术，2014，34（26）：276-278.