マイクロ波技術 - Kuバンド無線周波数通信システムの設計

現代,Kuバンド無線周波数通信, ますます情報がメディアによって運ばれる, 特に高解像度マルチメディアビデオストリーム, より多くのリアルタイム情報伝送を必要とする. これらの要求は情報伝達率の緩やかな増加を促進する. 現在, 無線通信技術が盛んになっている, そして、エルTEと5 G技術は次々に来ます. シャノンの定理によると, 無線通信速度はチャネル帯域幅と相関する. 帯域幅が広い, レートが高く、容量が大きいほど. VHFのような低い周波数帯域で, UHF, L, とS, スペクトル資源は混雑し、利用可能な帯域幅は限られている. したがって, 広い帯域幅を得るための高周波帯域の開発は将来の通信システム開発の必然的傾向である.

システム設計

The Kuバンド無線周波数通信 本論文では，90°程度に分布する4平面アレーアンテナを用いて，360度の全範囲をカバーするビームフォーミング技術を提案する. 各々のアンテナ・アレーは、4つのアレー素子から成る, これはそれぞれ4つのTRコンポーネント. 振幅と位相重み付け, それらは4×4を形成するために同じ周波数変換チャネルに集められる*4 RF MIMOシステム. 公共資源と上位管理は、相互接続を容易にするために中央単位ですべて集中化される. 車両型構造内, 中央ユニットは相互作用制御を知らせるコネクタを介してTRコンポーネントに接続されている, そして、各々のTR, which can also send the digital if to the CENTRAL processor for centralized processing (to achieve spatial diversity).

従来のシングル受信シングルシステムと比較して, このシステム方式は、軍事干渉戦略に基づく干渉防止と秘密の適用に基づいている, ハイスピード, 大容量, 適応総合需要, Kuバンド信号波長そのもの, 方向強い, 大きな伝送損失, OFDM変調技術の主流のような, そして、システムをより強いジャミング能力にします, 同時に, 高周波スペクトル 利用が可能. マルチユーザをサポートするために、ビームダイバーシチとアンテナ空間多重化の性能を適切に利用するために、MIMOとスマートアンテナ技術を採用する, マルチディレクション, 可能な限りの適応大容量データ伝送, 効果的である. 信号伝送中のシステム性能に対するマルチパスフェージングの影響に抵抗する.

システム全体ブロック図

サブシステム計画設計

2.1アンテナ設計

システム全体のプロファイルを小さくするために、アンテナ部分に均一なリニアアレイマイクロストリップアンテナを使用する。アレイビームフォーミング技術は、高い指向性、広いカバレッジ、およびアンチフェージングを達成するために使用することができる。この種のアンテナ設計は、アンテナアレイ素子の励振源の振幅／位相重み付けによるマルチセクタ走査を実現することができる。また、干渉源の方向探知も実現できる。干渉が検出されると、アンテナパターンは干渉を抑制するためにビーム整形によって干渉方向にゼロトラップを形成することができる。

2.2トランシーバリンク設計

TRコンポーネント及び可変周波数チャネルを含むトランシーバリンクは、要求に応じて調整可能である, マイクロ波で RF フロントエンド採用ディジタル位相シフト減衰器, 周波数変換回路, スーパヘテロダイン第二インバータ回路, 高低周波振動としての混合方法, 周波数シンセサイザの実現の困難さとAGC制御回路と保護絶縁回路の回路設計の低減, 周波数選択回路は周波数選択を行う, 周波数変換, 受信信号の線形化と増幅, そして最終的に信号復調のためのベースバンドプロセッサにそれを提供します.

システムの予備的配置

2.3周波数シンセサイザ設計

一般に、周波数合成の3種類があります：直接周波数合成（DS）、間接周波数合成（PLL）、および直接デジタル周波数合成（DDS）。

PLL周波数逓倍周波数点源混合によるDDSを用いた周波数シンセサイザのスキーム設計を通して、ブースト出力をホッピングする周波数の最終的なソースを達成する, 受信および起動位相較正基準源は、PLL周波数ホッピングおよび実現方法を直接使用する, 全周波数源合成方式, 全体のアイデアは、4つの電力スプリッタの4つの道路に分割された水晶振動信号に, つの信号を送信および受信位相較正基準周波数ソースのクロックとして使用した, PLL周波数ホッピングロックによりCバンド信号が生成された, そして、Kuバンド基準周波数源は、フィルタリングおよび倍周波数倍増によって出力された. 他のシグナルは、ベースバンドプロセッサの基準クロックとして役立つ第三の信号, Cバンド点周波数源の基準クロックとして, PLLによってロックされ、Cバンドポイント周波数信号を生成する, そして、DDSによって出力されたFH信号と混合して、アップコンバージョンCバンド無線周波数信号を生成する, そうすると、第2の周波数倍増はXバンド第1の振動信号を生成する. 最後に, つの信号は、Lバンド点周波数源の基準クロックとして使用される, PLLによってロックされ、Lバンドポイント周波数信号を生成する. Then, 権力は二つの方法に分かれている. つの方法は、フィルタリングと増幅, そして、他の方法は、FHF DDSの基準クロックとして使用されて、VHFバンド14内のFH信号を生成する. アフターフィルター, 増幅, ダブル周波数, LバンドFH信号が生成され、Cバンド点周波数源が混合される, 濾過, 増幅, そして、倍増して、Xバンド第1の振動信号を生じる. 周波数源実現過程, 多くのPLL周波数合成を含むので, 周波数逓倍, 混合, 増幅, その他の回路, だから、プロセスの中で迷走抑制または回避 無線通信 変換は特に重要です, otherwise, 漂流信号の干渉はシステムの通信品質に影響する.

アンテナアレイ及び主局及び副局走査の概略図

現在，工学における一般的な放熱方法は，フィン放熱，相変化冷却，ヒートパイプ熱伝達，熱電冷却などである。最も使用される熱放散法は，フィン放熱歯であり，放熱歯の異なる構造により，板状放熱歯と柱型放熱歯に分割できる。ピラーラジエーター歯管は閉じていない、冷却効果はチップ冷却歯よりも優れているので、このシステムでは、冷却方法のチップ冷却を使用して、理論的な冷却歯、冷却効果が高いが、歯自体の幅と歯の間隔は、熱散逸効果にも影響を与えることになります。その冷却効果は、シミュレーション最適化（Flotherm）に熱設計ソフトウェアを通してありえます。放熱歯は、軽量化の要件を満たすためにアルミニウム製です。

上記の補助熱放散設計戦略に加えて、熱グリースと熱接着剤も、プロジェクトのパワーアンプの底に加えられます。一方、各T／R成分は、熱源の濃度を減少させ、システムの信頼性を高めるために分散される。

周波数シンセサイザの原理ブロック図

3 .エンジニアリングデザイン検証

システム設計方式, アンテナテスト, 周波数シンセサイザ工学試験結果は設計と類似している, the typical frequency synthesizer DDS+PLL phase noise and 無線通信 hopping time test curve

When the intermediate frequency input is 140MHz modulation signal, 変調モードは64 QAM, ロール・ドロップ係数は0に設定される.3, シンボルレートは30 Mbps, 典型的な送信EVMは6です.09 %.

アプリケーションシナリオ

現在, 高速ブロードバンド 無線通信 Kuバンドに基づくシステムは、ポイントツーポイントの分野で主に適用されます, ポイントへのポイント, リレー, マルチステージ広告ネットワーク, ノード通信の性能とシステム容量を大きく拡張できる.