通信设备原理介绍

通信设备原理介绍

通信设备总体框架如下：

一、 发射机部分模块介绍如下：

1、 数据采样及编码

数据采样及编码该部分内容由贵司内部设计，可以加入设备地址编码、纠错、加密等信息。

首先，要对传输速率进行估算（可以预留多一点，包含图片等需要，并预留一定的冗余，因为可能需要重发），这样才能决定发射机和接收机带宽。 发射机和接收机带宽计算：遵循仙农定律

仙农定律： C 为传输速率，B 为接收机带宽，S/N 为信噪比。 在一定频段的某个器件，S/N 是固定的，因此需要更高的传输速率则需要更宽的接收机带宽。

当确定接收机带宽后，则可以要求通信设备制造商将设备频点做成按接收机带宽步进可调（比如：接收机带宽为200KHz 的话，我们可要求设备做成)1(log 2N

S B C +

=

200KHz步进可调，接收机和发射机都做成200KHz步进可调，最大可调范围一般为20MHz左右，20MHz带宽可提供100个200KHz频点），这样有利于日后自己设定频点，组网时灵活可变。

2、存储器

存储器是在信息不能发射前存储数据用的，数据流在存储器中等待触发输出。

指标要求：满足数据量需求，并有一定的冗余。

3、数字调制

对数据流进行数字调制，市面上有很多成熟芯片，该部分内容可由通信设备制造商提供（如：福建泉州的泽仕通）。

4、滤波

滤波器作用是对无用信号进行抑制，每一级放大都要求滤波（不止上述所标出的滤波器），该内容也可由通信设备商提供（如：福建泉州的泽仕通）。

指标要求：整机带外抑制要求达到35dBc/600KHz(或50dBc/1MHz)以上。5、混频

将中频信号上变频到传输频段，传输频段越低传输距离越远。该部分内容可由通信设备制造商提供（如：福建泉州的泽仕通）。

指标要求：如果要达到100海里的传输范围，建议采用150～400MHz频段（比如：230MHz左右的频段可用在陆地公网通信，在海洋上该频段应该是很干净的），频率越低传输距离越远。频点带宽（即接收机带宽）由上述容量而定，同时要有一定的频率间隔（相邻有重叠的区域，包括上下行频率都建议间隔1MHz以上）。

接收机带宽为1MHz，频率间隔也为1MHz，每套系统（母船+子船）需要4MHz 频率带宽，10套需要30MHz带宽，要求频点调整为1MHZ步进，可调范围为30MHz（如果做不到30MHz可调，最少也要做到20MHz可调）。

上行频段建议：200-230MHZ

下行频段建议：265-295 MHZ

6、放大

放大器是对发射信号进行放大输出。该部分内容可由通信设备制造商提供

（如：福建泉州的泽仕通）。

指标要求：建议输出功率最大达到20W（43dBm）；增益可调范围建议在30dB 以上。

7、天线

天线最小尺寸为半个波长（波长λ=C/f，λ为波长，C为光速，f为传输频率，如使用300MHz频段时，一个波长为3*108(米/秒)/300*106(Hz)=1米，半波长为0.5米），天线越宽越长增益越高，覆盖则越远。

天线可以从做天线的厂家采购（比如：当我们使用230MHz频段时，就要求客户提供200MHz天线就可以了，天线的尺寸满足安装需求即可）。

指标要求：从安全性考虑，天线越宽越长则抗风能力越差，安全性就越差，因此天线首先考虑安装条件，在满足安装的情况下选用增益高的全向天线。

8、GPS时钟同步

GPS同步的目的是对计时器清零，以实现时分复用TDMA的目的，以避免信号发生碰撞干扰。

实现：由GPS提取时钟即可（比如：如果我们采用10分钟作为最小循环周期，则逢**:*0:00时触发清零即可）。

9、功率控制计算

因为子船离主船有远有近，如果发射功率一样的话，则接收机接收到的信号波动范围很广（相差可能达到80dB以上），功率控制的目的是减少接收机接收信号的动态范围，降低对接收机动态范围的要求。

功率控制的实现：可采用一个独立的频点用作下行广播（即主船采用一个与上行不一样的频点进行发射广播，这样才不会有干扰），广播主船的GPS经纬度，当子船接收到主船的经纬度后，与本身自己的经纬度进行计算（GPS 计算距离的公式在网上可找到），可以计算出主船与子船的距离，套用信号衰落公式（20*lgD+20*lgF-28；D为距离，单位为米；F为频率，单位为MHz），再根据接收机最佳接收电平范围，即可计算出需要的发射功率（发射功率=接收机最佳接收电平+链路损耗，比如：接收机最佳接收电平为-60dBm，采用300MHz频率时，1公里链路损耗为：20*lg（1000米）+20*lg（300MHz）-28=82dB，则如果子船距离主船为1公里时子船发射功率最佳为：

-60dBm+82dB=22dBm），我们通过调整可变电阻即可改变电流大小，也即改变了发射功率的大小。

如果是岛屿就更加简单了，岛屿的经纬度是固定的，直接固化在子船上即可计算出距离和链路损耗。

该内容可由你们自己开发，采用CPU计算即可。

10、电子开关

用电子开关实现时分复用（TDMA）的目的，通过计时器计时，当计时到该用户发射时触发发送，并对相应放大发送模块供电，其余时间处于关闭状态。

指标要求：电子开关要满足功率容量需求，否则将会烧坏；同时响应时间最好在us级以下。

建议响应时间不超过10ms，功率容量要注意！（肯定不会超过1W）

二、接收机部分模块介绍如下：

1、天线

天线要求与发射机部分一样，也可以与发射部分共用天线（不过需要双工器将上下行分开），要看是双工器贵还是天线贵了。

由天线厂家提供

2、前置放大

前置放大器的作用是将小信号放大到一定数量级，达到一定要求才能解调。

指标要求：要求前置放大器接收灵敏度越低越好（接收灵敏度一般为负数，绝对值越大越好），S/N要求越低越好。

前置放大器由通信设备制造商提供

接收灵敏度计算：

接收灵敏度= No +S/N

接收机带宽

绝对温度值常温：300K（24.77dB）

玻尔兹曼常量 1.37×1023 （-228.64dB）S/N指标由厂家提供，通过计算可以算出最小接收灵敏度要求。

3、混频