抗干扰接收机射频前端的设计与实现
抗干扰导航接收机射频前端线性度优化设计
第39卷第4期2017年8月压电与声光PIEZOELECTRICS & 八COUSTOOPTICSVol. 39 No.4Aug.2017文章编号：1004-2474(2017)04-0577-05抗干扰导航接收机射频前端线性度优化设计汤先鹏，李柏渝，陈华明，欧钢(国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要：针对干扰条件下无自动增益控制（AGC)电路的卫星导航接收机射频前端的设计，在给定A/D采样芯 片和混频器的条件下，根据抗干扰需求，提出了线性度指标的优化设计方法，得出了各级电路的增益、1d B压缩点、三阶交调截点和噪声系数的求解方法，以此指导器件选型。
根据此优化设计方法，设计了某卫星导航系统的一种 接收机射频前端，达到预期抗干扰效果，证明此方法有效可行。
关键词：抗干扰；导航接收机；射频前端；线性度；优化设计中图分类号：T N911.4 文献标识码：八Linearity Optimization Design of RF Front-end forAnti-jamming GNSS ReceiversTANG Xianpeng，LI Baiyu，CHEN Huaming，OU Gang(College of Electronic Science and Engineering»National University of Defense Technology»Changsha 410073 »China)Abstract：For the design of the RF front-end w ithout AGC circuit of GNSS receivers w ith the existence of jamm ing, w hen the A/D sam pling chip and m ixer are fixed,an optim al design method of the linearity is proposed in this paper. And a method to com pute the gain, power 1 dB com pression p oin t, third-order intercept and noise figure of each class of circuits is proposed for the requirem ent of anti-jam m ing, which can be guidance for com ponents selection. Based on this optim al design m ethod,a R F front-end of a GNSS receiver is designed, which achieves the expected effect and dem onstrates the effectiveness of the method.Key words：anti-jam m ing；GNSS receivers；RF front-ends；linearity；optim al designo引百射频前端的线性度在射频接收机的整体性能中 扮演着极其重要的角色，是接收机动态范围的决定 因素之一[1]。
一种用于软件无线电的接收机射频前端电路设计与实现
一种用于软件无线电的接收机射频前端电路设计与实现作者：邓艾, 葛利嘉, 徐自玲, 朱林, 双涛来源：《现代电子技术》2010年第15期摘要:设计了一种用于软件无线电的射频前端电路,该电路可工作于短波、超短波频段(3～89 MHz)。
电路将天线接收的信号经过前端滤波、AGC、放大处理后,将输出信号稳定到2 V,直接送给下级进行A/D采样及基带处理。
设计的核心是宽带AGC电路,采用了一种级联VGA的形式,较大地提高了AGC电路的动态范围和线性范围。
经过硬件实测,该接收电路灵敏度能够达到-90 dBm,动态范围为70 dB,并且具有线性度高、噪声系数小等特点。
关键词:软件无线电; 射频前端; 自动增益控制; 可变增益放大器中图分类号:TN911; TP274文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)15-0037-04Research and Design of Receiver RF Front-end Circuit for Software RadioDENG Ai1, GE Li-jia1, XU Zi-ling2, ZHU Lin1, SHUANG Tao1(1.Chongqing Communication College, Chongqing 400035, China; 2.The Second Artillery Equipment Research Institute,Beijing 100085,China)Abstract: A RF front-end circuit for software radio was designed, which can operate on short wave and ultra-short wave frequency band(3～89 MHz). The received signal from antenna turns the input signal to 2 V and then transforms to the next class-analog-to-digital converter circuit through front-end filtering, AGC and amplification processing. AGC is the core of the circuit, which takes a form of cascade VGAS and improves the dynamic range and linear range. Taking hardware practical test, the maximum sensitive is -90 dBm, the largest dynamic range is 70 dB, the system has good linearity and low noise figure.Keywords: software radio; RF front-end; AGC; variable gain amplifier收稿日期:2010-03-18软件无线电要求通信系统的“全数字化”,也即宽带ADC(Analog-to-Digital Converter)和DAC(Digital-to-Analog Converter)向射频(RF)端靠近,同时要求开放的、可扩展的、模块化的软硬件平台体系结构,实现多频段、多模式、多业务、多个性[1]。
WLAN系统中接收机射频前端的设计的开题报告
WLAN系统中接收机射频前端的设计的开题报告一、研究背景随着移动互联网的快速发展，无线通信系统得到了广泛的应用和发展。
其中，WLAN(Wireless Local Area Network)技术是一种无线局域网技术，已经广泛应用于家庭和企业的网络通信中。
射频前端是WLAN系统中至关重要的组成部分，它的设计对整个系统的性能和稳定性有很大的影响。
因此，如何设计一种高性能、低功耗的WLAN接收机射频前端是当前研究的热点之一。
二、研究目的本研究旨在设计一种高性能、低功耗的WLAN接收机射频前端，实现对WLAN信号的高效、稳定、高质量的接收。
三、研究内容1. 对WLAN系统的接收机射频前端的基本原理进行研究，包括接收机的结构、功率控制、频率选择等原理。
2. 对现有的WLAN接收机射频前端设计方案进行分析，总结其优缺点。
3. 设计高性能、低功耗的WLAN接收机射频前端，包括射频放大器、滤波器、混频器、局部振荡器等模块的设计。
4. 对设计的射频前端进行测试和验证，分析其性能参数如增益、噪声系数、损耗、线性度等，并对其性能进行优化。
四、研究方法1. 文献研究法：对WLAN接收机射频前端的基本原理和现有设计方案进行文献调研和分析，为后续的设计工作提供参考。
2. 理论计算法：利用理论计算方法，对设计的各个模块进行计算和分析，为后续的射频前端设计提供理论基础。
3. 仿真验证法：利用专业仿真软件进行WLAN接收机射频前端的设计和仿真，分析其性能参数，并进行性能优化。
4. 实验验证法：采用实验室测试设备，对设计完成的射频前端进行测试和验证，评估其性能和稳定性。
五、预期结果通过本研究，预期设计出一种高性能、低功耗的WLAN接收机射频前端，能够实现对WLAN信号的高效、稳定、高质量的接收，为WLAN系统的进一步发展和应用提供有力的支撑。
抗干扰接收机射频前端的设计与实现
实际应用
2、宽频带：能够适应多种不同频率的信号，具有广泛的应用范围；
实际应用
3、抑制杂散信号：能够有效抑制杂散信号的干扰，提高通信系统的性能。
实际应用
不足：会受到天线的影响：天线的选择与安装对整体性能有很大影响；需要 精确的相位和频率控制：对于某些应用场景需要更精确的控制技术。
总结
总结
本次演示介绍了抗干扰接收机射频前端的设计与实现方法。通过合理的电路 设计、高效的软件编程和恰当的天线选择，我们可以提高接收机的抗干扰能力。 在测试过程中，我们需要评估接收机的灵敏度、杂散抑制和抗干扰能力等关键指 标。在实际应用中，抗干扰接收机射频前端具有广泛的应用前景和高价值潜力。 然而，仍然需要针对不同的应用场景进行优化和完善，以满足日益增长的通信需 求。
实现方法
实现方法
抗干扰接收机射频前端的实现方法主要包括电路设计、软件编程和天线选择。
电路设计
电路设计
射频模块的电路设计是整个接收机设计的核心。为了提高抗干扰能力，我们 需要考虑以下几点：
Байду номын сангаас
电路设计
1、选择具有低噪声和高增益的元器件，例如低噪声放大器（LNA）和滤波器 等；
电路设计
2、设计合理的电路拓扑结构，以保证信号的稳定性和可靠性；
3、具有可编程性，可以根据不 同的通信协议进行软件编程。
3、具有可编程性，可以根据不同的通信协议进行软件编程。
接口模块主要用于与外部设备进行数据传输和控制操作。接口模块应具有以 下特点：
1、具有高速数据传输能力，以 实现高速数据传输；
2、具有多种接口形式，以适应 不同的应用场景；
3、具有远程控制功能，可以通 过网络或串口进行控制。
天线选择
抗干扰接收机射频前端的设计与实现的开题报告
抗干扰接收机射频前端的设计与实现的开题报告一、选题意义在现代社会中，无线通信已成为人们生活中不可或缺的一部分。
在无线通信中，抗干扰是一个非常重要的问题。
当通信环境中存在噪声、多径干扰、频道偏移时，接收机可能无法正确地解码和恢复原始信号，从而影响通信质量和稳定性。
因此，在无线通信中，设计一种高效的抗干扰接收机射频前端具有极其重要的意义。
二、研究内容本论文以研究实现一种抗干扰的接收机射频前端为主要研究内容。
具体包括以下几个方面：1. 抗干扰原理研究介绍干扰的常见类型，分析干扰源对接收机的影响，并研究各种抗干扰技术的原理和应用范围，以及它们的优缺点。
2. 接收机射频前端设计针对目标干扰源和统计特性进行接收机射频前端的布局设计，包括放大器、滤波器、混频器及其参数选取、电路连接和调节等。
3. 抗干扰前端功率测试在实际干扰环境中，对设计好的抗干扰接收机射频前端进行功率测试和性能评估，并与传统接收机射频前端进行对比，验证其抗干扰能力和通信效果。
三、研究方法本次研究主要采用以下方法：1. 理论研究法对抗干扰技术的原理和应用范围进行综述，对常见接收机射频前端的设计方案进行分析和比较，从而找出本研究的方向和重点。
2. 数学建模法使用数学模型描述干扰信号和接收信号之间的关系，从而确定参数和设计接收机射频前端电路。
3. 实验验证法在实际的干扰环境中，对设计好的接收机射频前端进行功率测试和性能评估，并与传统接收机射频前端进行对比，验证其抗干扰能力和通信效果。
四、预期目标通过本次研究，预期达到以下目标：1. 掌握抗干扰技术的原理和应用范围；2. 设计出一种在现实干扰环境中具有高抗干扰能力的接收机射频前端；3. 对设计好的接收机射频前端进行功率测试评估，验证其抗干扰能力和通信效果，为后续的抗干扰技术研究提供参考。
五、研究进度安排1. 前期调研，查阅相关文献，了解抗干扰技术的研究现状和发展趋势。
预计时间：1个月。
2. 理论分析和数学建模，确定接收机射频前端的设计方案和电路参数。
射频接收机前端及其关键模块设计
参数 和 结构 ，并 分析 了低噪 声放 大 器和 混频 器等 射 频接 收机 前 端 的 两个 关键 模 块 ，从 而帮助 设 计 套 射 频接 收机 前 端 系统 ，确保
一
整 个 接 收 机 的 性 能 和 接 收 信 号 的 质 量。
收器 的第一 级 ，当射频信号进入 到接 收机时往 往先要通 过低噪声放大器模块 。它 的噪声、线 益 ，要仔细选择跨 阻放大器上 的反馈 电容 和反 性度 以及增 益等对整个接受机 的性能都具有 一 馈 电阻的数值。一般这类射频器 的热 噪声主要 定 的影响。所 以对 低噪声放大器设计 时 ， 要 使 来 源于输入跨导管 、开关管的 的沟道 热噪声 以
中 简 要 介 绍 了射 频 接 收 机 的 主 要
重要特征和整个接 收机 系统的性能 ，因此要对 混频器 和电压模 式的混频器 。电流模 式的无源 射频接收机前端 的核心部 件进 行设计 ，它主要 混频器控 制交流电流流过的开关 ，同时开 关两 包括 低噪声放大器和混频器两大 关键模块 。 端不会 出现 较大 的信号 电压幅度 ，跨导级是它 的第一级 ， 将输入的 电压信号转换为 电流信号 ， ２ ． １低 噪 声 放 大 器 （ Ｌ Ｎ Ａ） 然后 电流信号进入开 关级 ，由开关级开关调制
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其具备尽 可能低的功耗 、足够大 的增益 、尽 可 及 跨 阻放 大 器 的 热 噪声 。 电压 模 式 的无源 混频 器 具有 较 好 的线性 能克服 混频器 的噪声干扰 、特定 的输入 阻抗 和
接收机中的射频前端设计
接收机中的射频前端设计接收机中的射频前端设计摘要本文首先简要说明了射频前端在接收机中的重要性，之后详述了射频前端可能采用的几种结构，并分析了影响其性能的各种因素。
关键词射频前端混频器乱真响应互调截获点一、前言现代民用及军用设施使用电子设备繁多，电磁环境复杂，相互干扰严重。
一般地，车、船和飞机上的通信设备收发机都集成在一起。
以短波通信设备为例，发射机的残余信号在接收机输入端产生的电平达120dBμV（即13dBm）或更高。
而接收机所需接收的微弱信号电平可能仅-6～0dBμV（即-117～-113dBm）。
因此，要求接收机处理的信号动态范围高达120～126dB。
另外，高电平干扰信号与所接收信号频率仅相距数十千赫，所以，高电平干扰信号和它们在接收机中产生的互调产物会严重影响接收机的输出信噪比。
为了降低这种影响，就要求接收机具有以下性质：·高选择性，接收机的动态范围尽可能要大；·高线性，在信道滤波之前，降低带外高电平干扰信号在信道滤波器通带内产生的互调产物；·极低的本振相位噪声，以免邻近的干扰信号将本振噪声转换到接收机信道带宽内。
作为接收机重要组成部分的接收机射频前端是接收机动态性能的关键部件，它工作于中频放大器之前。
诸如动态范围、互调失真、-1dB压缩点和三阶互调截获点等，都与接收机前端的性能有直接关系。
本文以下将介绍接收机中的射频前端设计技术。
二、射频前端的几种结构1、最简单的射频前端结构接收机前端电路有几种不同的结构。
图1示出了一种最简单的形式。
这种结构无射频放大器，在带通滤波器之后，只有混频器和本机振荡器。
带通滤波器的输入来自天线，其输出经过混频器到达中频放大器进行后续处理。
这种结构的主要特点是：第一，在实现中所需成本比其它结构少；第二，避免由于处理无用的能量而消耗混频器的动态范围。
带通滤波器具有良好的前向性能（在通频带范围内）和良好的反向隔离性能。
这样可以防止本振信号能量辐射到天线，进而避免天线辐射这些信号能量。
GPS抗干扰接收机射频前端的研制的开题报告
GPS抗干扰接收机射频前端的研制的开题报告一、研究背景随着GPS导航技术的广泛应用，GPS信号的使用频率越来越高，但同时也增加了GPS信号的干扰。
GPS信号的干扰源包括自然干扰和人为干扰。
自然干扰包括电离层扰动、多径效应等；人为干扰包括短波电台、雷达等。
因此，针对GPS信号的干扰问题，需要进行GPS抗干扰技术的研究。
当前GPS抗干扰技术主要分为硬件干扰抑制和软件干扰抵消两种。
硬件干扰抑制主要是通过改进GPS接收机的硬件结构和射频前端来实现。
而软件干扰抵消则主要是通过数字信号处理算法来实现。
因此，本研究主要针对GPS抗干扰接收机射频前端的研制展开研究。
二、研究内容本研究将主要围绕GPS抗干扰接收机射频前端的研制开展以下研究内容：1. GPS信号特点分析：对GPS信号的调制方式、频率、功率等特征进行分析，为接下来的GPS抗干扰接收机射频前端设计提供基础。
2. GPS干扰特点分析：对GPS信号受到的各种干扰进行分析，包括频率、幅度及时域特征等，为GPS抗干扰接收机射频前端的研制提供参考。
3. GPS接收机射频前端结构设计：根据GPS信号特点和干扰特点设计GPS抗干扰接收机射频前端的硬件结构，包括射频放大器、低噪声放大器、滤波器等部分的设计。
4. GPS接收机射频前端信号仿真：使用MATLAB等工具对GPS接收机射频前端设计的信号进行仿真，评估抗干扰性能及其适应性。
5. 抗干扰性能测试：对GPS抗干扰接收机射频前端的抗干扰性能进行测试，包括对多种干扰源下GPS信号接收质量的影响评估等。
三、研究意义本研究的结果将具有以下几个方面的意义：1. 提高GPS接收机的抗干扰能力，提高GPS信号的可靠性和精度，并为技术推广提供技术支持。
2. 为GPS研究提供新的发展思路和方法，进一步完善GPS技术，推动GPS技术与广泛应用的深度结合。
3. 该技术在民用和军事领域有广阔的应用前景，有利于提高国家安全和经济发展水平。
四、研究方法和技术路线本研究将主要采用文献调研、理论分析和实验测试相结合的方式进行。
射频接收机前端AGC系统的电路设计
射频接收机前端AGC系统的电路设计提纲：一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究四、射频接收机AGC系统的性能评估与实验测量五、未来射频接收机前端AGC系统的发展趋势和展望一、射频接收机前端AGC系统的基本原理及设计要点AGC（Automatic Gain Control）系统是射频接收机的重要组成部分，在信道不稳定的环境下可以实现信号输入电平的自动控制。
其主要功能是控制单位电平内射频前端放大器的信息增益，以确保信号在最佳的动态范围内运行。
射频接收机前端AGC系统的设计要点主要包括信号放大段、包络检波环节、比较环节和控制回路。
其中，信号放大段的设计为AGC系统的核心，关系到整个系统性能的优劣。
当前，射频接收机前端AGC系统的设计主要分为两大类：一类是传统模拟AGC系统，它采用经典的线性控制回路，具有结构简单，功耗低，抗干扰能力强等优点；另一类是数字AGC系统，它基于DSP的现代控制理论，具有精度高，响应速度快等优点。
二、传统射频接收机前端AGC系统挑战及优化设计技术目前，传统AGC系统仍然是射频接收机中最常用的设计方案之一。
然而，传统AGC系统在设计中还存在一些挑战，主要包括信号失真、抗干扰能力不足和高功耗等问题。
为克服这些问题，优化设计技术主要包括：1、引入自适应控制器，利用反馈控制环节提高控制精度和系统鲁棒性，增强系统的稳定性和抗干扰能力。
2、优化模拟电路设计，提高系统带宽、增益平坦度和延时响应特性，并减少失真和噪声干扰。
3、使用低功耗模拟电路设计，降低系统功耗并提高信号处理速度。
三、现代射频接收机前端AGC系统设计方法研究现代射频接收机前端AGC系统采用数字控制理论，利用高速AD/DA转换器实现对系统的数字控制。
其优点在于精度高，控制方便和响应速度快等。
目前，现代AGC系统主要分为三类：1、基于改进的遗传算法和FPGA的AGC系统，该设计主要以FPGA为核心控制器，利用改进的遗传算法实现AGC控制回路，并通过DSP进行算法协调。
无线扩频通信系统射频前端的设计与实现
无线扩频通信系统射频前端的设计与实现无线扩频通信系统是一种应用广泛的通信技术，在无线通信领域发挥着重要的作用。
射频前端是无线扩频通信系统的关键部分，它负责接收和发送无线信号，并将其转换成数字信号进行处理。
本文将介绍无线扩频通信系统射频前端的设计与实现。
无线扩频通信系统射频前端的设计需要考虑多个因素。
首先是信号的接收和发送。
在接收信号方面，射频前端需要有高灵敏度的接收机，以便有效地接收到远距离传输的信号。
在发送信号方面，射频前端需要具备高功率的发射机，以确保信号能够迅速传输到目标设备。
其次是频率的选择和调节。
无线扩频通信系统使用的是扩频技术，即将信号在一定的频率范围内进行扩展。
射频前端需要能够根据通信需求选择合适的频率，并且能够实现频率的调节和切换，以适应不同的通信环境。
另外，射频前端还需要具备抗干扰的能力。
在无线通信过程中，会存在各种干扰源，如电磁干扰、多径效应等。
射频前端需要通过滤波、增益控制等技术手段，降低干扰对信号质量的影响，保证通信的稳定性和可靠性。
在实现无线扩频通信系统射频前端时，可以采用多种技术和器件。
例如，可以使用低噪声放大器来提高接收机的灵敏度；可以使用功率放大器来增加发射机的输出功率；可以使用滤波器来抑制干扰信号。
此外，还可以使用数字信号处理技术对接收到的信号进行处理和解码，以提高系统的性能和可靠性。
总之，无线扩频通信系统射频前端的设计与实现是实现通信系统高效运行的关键。
它需要考虑信号的接收和发送、频率的选择和调节，以及抗干扰能力等因素。
通过合理选择技术和器件，并结合数字信号处理技术，可以实现高性能、高可靠性的无线扩频通信系统射频前端。
GPS接收机射频前端电路原理与设计
GPS接收机射频前端电路原理与设计摘要：在天线单元设计中采用了高频、低噪声放大器，以减弱天线热噪声及前面几级单元电路对接收机性能的影响；基于超外差式电路结构、镜频抑制和信道选择原理，选用GP2010芯片实现了射频单元的三级变频方案，并介绍了高稳定度本振荡信号的合成和采样量化器的工作原理，得到了导航电文相关提取所需要的二进制数字中频卫星信号。
关键词：GPS接收机灵敏度超外差锁相环频率合成利用GPS卫星实现导航定位时，用户接收机的主要任务是提取卫星信号中的伪随机噪声码和数据码，以进一步解算得到接收机载体的位置、速度和时间（PVT）等导航信息。
因此，GPS接收机是至关重要的用户设备。
目前实际应用的GPS接收机电路一般由天线单元、射频单元、通信单元和解算单元等四部分组成，如图1所示。
本文在分析GPS卫星信号组成的基础上，给出了射频前端GP2010的原理及应用。
1 GPS卫星信号的组成GPS卫星信号采用典型的码分多址（CDMA）调制技术进行合成（如图2所示），其完整信号主要包括载波、伪随机码和数据码等三种分量。
信号载波处于L波段，两载波的中心频率分别记作L1和L2。
卫星信号参考时钟频率f0为10.23MHz，信号载波L1的中心频率为f0的154倍频，即：fL1=154×f0=1575.42MHz (1)其波长λ1=19.03cm；信号载波L2的中心频率为f0的120倍频，即：fL2=120×f0=1227.60MHz (2)其波长λ2=24.42cm。
两载波的频率差为347.82MHz，大约是L2的28.3%，这样选择载波频率便于测得或消除导航信号从GPS卫星传播至接收机时由于电离层效应而引起的传播延迟误差。
伪随机噪声码（PRN）即测距码主要有精测距码（P码）和粗测距码（C/A码）两种。
其中P 码的码率为10.23MHz、C/A码的码率为1.023MHz。
数据码是GPS卫星以二进制形式发送给用户接收机的导航定位数据，又叫导航电文或D 码，它主要包括卫星历、卫星钟校正、电离层延迟校正、工作状态信息、C/A码转换到捕获P码的信息和全部卫星的概略星历；总电文由1500位组成，分为5个子帧，每个子帧在6s内发射10个字，每个字30位，共计300位，因此数据码的波特率为50bps。
卫星导航接收机抗干扰射频芯片关键技术研究
卫星导航接收机抗干扰射频芯片关键技术研究卫星导航接收机抗干扰射频芯片关键技术研究一、引言随着卫星导航技术的快速发展，卫星导航接收机已经成为现代导航和定位系统的核心组件。
然而，在现实应用中，卫星导航接收机常常遭受各种干扰源的干扰，如无线电频段的其他发送器、电磁噪声以及多径效应等。
这些干扰源会严重影响卫星信号的质量和接收机的性能。
为了解决这个问题，研究人员们致力于开发卫星导航接收机抗干扰射频芯片的关键技术。
二、多天线技术多天线技术被广泛应用于卫星导航接收机中，以提高接收机对干扰源的抵抗能力。
多天线接收机通过增加接收机的接收信号的多样性，既可以提高接收机对于目标信号的接收能力，也可以减小干扰源对接收机的影响。
此外，多天线技术还可以通过自适应波束形成算法，对目标信号进行增强，从而提高定位精度。
因此，在卫星导航接收机抗干扰射频芯片的关键技术中，多天线技术是一项十分重要的技术。
三、自适应干扰抑制技术自适应干扰抑制技术是另一个关键技术，用于提高卫星导航接收机对干扰源的抵抗能力。
通过采集干扰信号和目标信号，接收机可以利用自适应信号处理算法来对干扰信号进行估计和抑制。
常用的自适应干扰抑制技术包括自适应滤波器、自适应陷波器和自适应干扰消除器等。
这些技术通过不断调整参数来适应信号的变化，提高接收机对干扰源的抵抗能力。
四、射频前端设计技术在卫星导航接收机中，射频前端设计是关键的一环。
射频前端设计技术主要包括低噪声放大器设计、宽带开关设计和混频器设计等。
其中，低噪声放大器的设计是非常重要的，因为它决定了接收机的接收灵敏度和动态范围。
宽带开关技术可以实现接收机的多工作方式，从而提高接收机的适应性和抗干扰能力。
混频器设计技术可以实现接收机对信号的频率转换，确保接收机能够正常接收到目标信号。
五、相干积累技术相干积累技术是提高接收机对目标信号的抵抗干扰能力的重要技术之一。
通过相干积累技术，接收机可以将连续多个符号的信号进行积累处理，从而提高信号的信噪比。
GNSS接收机的射频电路设计与应用
１ ５
【 关键词 】Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ接收机 射频 电路 设计 应 用
射 频前端 电路是 Ｇ ＮＳ Ｓ接收机结构 中的一 个 重要 组成部 分。本 文所介 绍的基 于 Ｇ Ｐ ２ ０ １ ５ 芯 片 的射 频前 端 电路，采 用 了一 款 由 Ｚ ａ ｒ ｌ ｉ ｎ ｋ 半 导体公司所设计 、生产 的集成电路芯片 ，它 采用 多种先进 的设计技 术，可极大的改善传统 电路 中的高频干扰 问题 ，是 一个高可靠性和低 成本 的射频 电路 解决方案。
１ Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ 接收机概 述
１ ． １ Ｇ Ｎ Ｓ Ｓ ￣统的概 念 ＧＮＳ Ｓ系 统 是指 全 球 导 航 卫星 系 统 ，它 是２ Ｏ世 纪 ９ ０年代 中期欧 盟 提 出的 一种 综 合 星座 系 统，也 是所 有 在轨 工作 的卫 星 导航 系 统 的总称 。其 中主 要 包括 了美 国 的全 球定 位 系统 （ ＧＰ Ｓ ）、俄 罗 斯 的 全 球 导航 卫 星 系 统
级 变 频 滤 波 器 主 要 设 计 参 数 和 指 标
为：插 入 损耗 控 制在 ３ ｄ ｂ以 内；中 心频 率为
１ ７ ５ ． ４ ２ ＭＨ ｚ ；第 二级 变频滤波器 的射频端和镜
像频 率 分别 为 １ ０ ４ ． ５ ８ ＭＨｚ和 １ ５ ０ ４ ． ５ ８ ＭＨ ｚ ：
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１ ． ０ ｄ ｂ带 宽 和 ３ ． ０ ｄ ｂ带 宽 分 别 为 ￣Ｉ ＭＨｚ和
（ ＧＬ ０Ｎ ＡＳ Ｓ ） 、 欧 盟 的 Ｇａ ｌ ｉ ｌ ｅ ｏ卫 星 导 航 图１ ：Ｇ Ｐ ２ ０ １ ５的工 作 原 理 图
理为 ： （ １ ）ＧＰ Ｓ卫 星信 号经过 天线后 ，然后 通过放 大滤波 装置将信 号放大后 ，得到 Ｌ１ 信 号， 其 带 宽为 １ ５ ７ ５ ． ４ ２ ＭＨ ｚ 。 （ ２ ）Ｌ １信 号 受 振 荡器影响 ，首先得 到一级 混频信 号，其带宽 为 １ ． ４ ＧＨ ｚ ； 然 后 再 经 过 二 级 滤 波 器 、 三 级 滤 波器依 次得差频信 号，其 带宽分别 为 １ ４ ０ ＭＨｚ
S／L波段收发系统射频前端设计与实现
≥３ ｄ ／ ３ ０Ｂ ＜ 。 ￣
４ １本振信号的 产生 ．
发射机完成 的主要 功能是调制 、 上变频、 功率放大 和滤波 。 发射机 的方案 比较 简单 ， 大 致可 以分为两种 ： 是将 调制和 上变频合二为 一 在一个 电路里完成 ， 这称 为直接 变 换 法 【 】。第 二种 先 在较 １
一
５ 阶ＦＩ 滤波电路， Ｒ 实际调试中选用高Ｑ 值的磁 环 做绕 线 电感 ， 过 多次 仿真 和 经 实际调 试 ， 决 了中频 滤 波电路 解
【．．．． ．．．．． ．．．．． ．．．．． ．．．．
工 ｌ 术 程技
ｌ
ＳＬ ／ 波段收发系统射频前端设计与实现
原艳宁 陕西凌云科技有限责任公司
３２ 发射单 元电路设 计 ． 本设计 方案 采用两次 变频 的超 外差 接收 在本 设计中发射单元 采用直接 变换法 ， 但 方 式 ， 外 差式 接 收机 的最 大 缺点是 组 合干 超 为了改善 经功 率放 大 或发 射后 的强信 号 会泄 扰 频率 点多， 中频信 号的 选取尤 为重要。一般 漏或 发射 回来影 响本 振 ， 牵引本振 频率 ， 一是 组 合干扰 设 计结 构要 求混 频产物 的组 合级数 将功 率放大 器的及其开关 远离本振单元 ， 二是 大于５ 时， 不会对 接收 灵敏度 造成 影响 。 级 将 选择 反向隔离度较高的 放大器。 本设计方案 中 组合 干扰 的计算公式 为： 发 射单元 的工作流 程为 ： 由频率合成器产生的 中频 ± 带宽 ＝ （ 频点 ± 宽） ｉ ± 带 × ｎ 一本振 载 波信号 ， 经两级放 大后 ， 将调 制信号 调制到 频 率 × ｍ±二本振频率 × ｋ 载 波频率上 ， 经过 滤波和 放大 后， 送给后 续功 在本 方案 中我们选 用的ｓ ４３ 是一 款集 ｉ１３ Ｏ、 它 放 单元， 由功放单元通过 发射天 线振子发送 出 成ＶＣ 环路滤波 器等电路的 频率合成器，
卫星通信接收机前端射频部分的设计与实现
卫星通信接收机前端射频部分的设计与实现一、引言随着科技的不断进步以及通信领域的快速发展，卫星通信已经成为了现代通信领域中极为重要的一部分。
卫星通信接收机作为卫星通信领域中重要的基础设施，快速的发展和完善，为现代通信领域的发展提供了极大的帮助。
而接收机的射频部分则是接收机的核心部分，它直接决定了接收机在卫星通信中的性能优劣。
因此，射频部分在接收机的设计与实现中显得至关重要。
二、卫星通信接收机前端射频部分的概述卫星通信接收机前端射频部分主要包括射频前置放大器、低噪声放大器以及混频器等部件。
其中，射频前置放大器主要用于提高信号的信噪比、增强信号的强度，同时降低噪声的干扰。
低噪声放大器主要用于放大信号的弱信号以及降低信号的噪声和杂波。
混频器则是用于将高频信号转换成中频信号，方便后续的信号处理和分析。
三、卫星通信接收机前端射频部分的设计与实现在卫星通信接收机前端射频部分的设计与实现中，需要考虑到很多因素。
其中，包括频率选择特性、带宽、灵敏度、线性度、滤波特性、产生的噪声、抗干扰能力、稳定性等方面。
因此，在实际应用中，设计者需要针对具体的应用场景和要求来进行局部设计和调整。
1、射频前置放大器的设计与实现射频前置放大器主要用于提高信号的信噪比、增强信号的强度，同时降低噪声的干扰。
在设计之前，需要首先确定所需的工作频带和增益。
然后，选择合适的放大器类型和工作模式，并进行元器件的选型与电路参数的计算。
考虑到在卫星通信中，信号的强度相对较弱，因此需要选择高增益、低噪声的放大器器件，如增益高于20dB，噪声系数小于1dB的低噪声放大器。
同时，为了降低输入信号的噪声和干扰，需要加入低通滤波电路，如RC滤波器等。
2、低噪声放大器的设计与实现低噪声放大器主要用于放大信号的弱信号以及降低信号的噪声和杂波。
在设计之前，需要首先确定所需的增益和工作频率。
然后，选择合适的低噪声放大器类型和工作模式，并进行元器件的选型与电路参数的计算。
专用短波接收机射频前端预选滤波器的设计与实现解析
专用短波接收机射频前端预选滤波器的设计与实现解析为了得到性能较好的射频接收机前端，滤除接收机中的各种干扰信号，保留有用信号，必须在接收机前端适合的地方放置滤波器。
尤其是放置于系统第一级的预选滤波器，它的性能好坏直接影响了整个接收机射频前端的噪声系数。
通过分析N 级级联系统噪声系数方程可知，必须将预选滤波器的损耗降到最低，同时还必须使其具有系统需要的选择性。
1、预选滤波器的选择由于预选滤波器处于整个射频前端系统的第一级，其性能对整个接收机系统产生极大的影响，考虑到系统的线性度（避免非线性误差带来噪声），预选滤波器中不应有任何有源器件，因此该滤波器应设计为无源LC滤波器［1］。
同时，对于专用短波接收机系统来说线性的相位响应（相移）要比陡峭的衰减或幅度变化更为关键，而且线性的相移和陡峭的幅度变化是相互冲突的。
综合考虑其相互影响并结合系统要求，文中设计选择了衰减曲线中波纹最小的最大平滑巴特沃兹（Butterworth）带通滤波器。
2、预选滤波器的设计与实现2.1、预选滤波器的设计方法目前，模拟带通滤波器的设计方法都是将要设计的滤波器的技术指标通过某种频率转变关系转换成模拟低通滤波器的技术指标，并依据这些技术指标设计出低通滤波器的转移函数，然后再依据频率转换关系变成所要设计的滤波器的转移函数［2］。
模拟带通滤波器的4个频率参数是sl、1、3、sh，其中1、3 分别是带通的下限与上限频率，sl是下阻带的上限频率，sh是上阻带的下限频率，首先要将它们做归一化处理。
定义BW =3 -1 为带通的带宽，并以此为参考频率对轴做归一化处理，即sl =sl /BW，sl =sh /BW，1 =1 /BW，3 =3 /BW。
再定义=13 为带通的中心频率，归一化的=13，从而可以得出其归一化的幅频特性H（j）及归一化的低通幅频特性| G（j）|，进而可以得出和的一些主要对应关系。
在2 - 3 之间找一点，它在轴上对应的点应在0 - P 之间，由于3 = /1，那么在轴上对应的点应是/，而在。
七通道抗干扰GNSS接收机射频前端设计
doi :10.3969/j.issn.1001-893x.2021.04.017引用格式:周建政,李莉,侯杨,等.七通道抗干扰GNSS 接收机射频前端设计[J].电讯技术,2021,61(4):496-503.[ZHOU Jianzheng,LI Li,HOU Yang,et al.Design of a seven -channel anti -jamming RF front -end for GNSS receiver[J].Telecommunication Engineering,2021,61(4):496-503.]七通道抗干扰GNSS 接收机射频前端设计∗周建政∗∗,李㊀莉,侯㊀杨,裴山会,曾敏慧(中国电子科技集团公司第四十三研究所微系统安徽省重点实验室,合肥230088)摘㊀要:针对目前全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System ,GNSS )普遍存在的抗干扰能力弱的突出问题,研制了一款七通道抗干扰GNSS 接收机,通过利用多模组合导航抗干扰技术及级联/组合空域㊁时域与频域等多重抗干扰技术来应对复杂电磁环境应用的需求㊂重点介绍了抗干扰GNSS 接收机射频前端的设计方法,通过数理推导给出了产品设计需求与整个射频前端及各级电路的设计指标之间的定量关系,从而提供了在已知设计需求的条件下进行产品正向设计的设计准则与方法㊂通过产品投产和测试,测试结果与设计需求吻合,从而验证了该套设计方法有效可行,同时该套准则与方法具有很强的普适性㊂与同类产品比较以及整机试验表明,该产品的抗干扰能力(主要体现为最大可承受干信比)较同类产品提升20dB 以上,证明产品具有一定的先进性㊂关键词:卫星导航接收机;抗干扰;射频前端;七通道;带外抑制开放科学(资源服务)标识码(OSID):微信扫描二维码听独家语音释文与作者在线交流享本刊专属服务中图分类号:TN702㊀㊀文献标志码:A㊀㊀文章编号:1001-893X (2021)04-0496-08Design of a Seven -channel Anti -jamming RFFront -end for GNSS ReceiverZHOU Jianzheng,LI Li,HOU Yang,PEI Shanhui,ZENG Minhui(Anhui Province Key Laboratory of Microsystem,The 43rd Research Institute ofChina Electronics Technology Group Corporation,Hefei 230088,China)Abstract :In order to solve the ubiquitous outstanding problem of weak anti -jamming ability of global navi-gation satellite system(GNSS),a seven -channel anti -jamming GNSS receiver is developed.The multi -mode integrated navigation anti -jamming technology and cascade /integrated airspace,time domain and fre-quency domain multiple anti -jamming technologies are used to meet the requirements of complex electro-magnetic environment applications.This paper focuses on the design method of RF front -end for anti -jam-ming GNSS receiver.Through mathematical derivation,the quantitative relationship between product design requirements and the design indexes of the whole RF front -end and all cascade circuits is given.Thus,the design criteria and methods for forward design of products with known design requirements are provided.Fi-nally,through production and test of the product,the test results are consistent with the design require-ments,which verifies the effectiveness and feasibility of the design methods.This set of design criteria and methods have strong parison with similar products and whole machine experiment demon-strate that the product's anti -interference ability which is mainly reflected in the maximum acceptable jam-ming to signal ratio,is more than 20dB higher than that of similar products,and the product is advanced.Key words :GNSS receiver;anti -jamming;RF front -end;seven channel;out of band suppression㊃694㊃第61卷第4期2021年4月电讯技术Telecommunication EngineeringVol.61,No.4April,2021∗∗∗收稿日期:2020-06-26;修回日期:2020-07-30基金项目:国防科技创新特区资助(18-H863-01-ZT -002-057-01)通信作者:19890985@0㊀引㊀言全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)能够为用户提供高精度的定位㊁测速㊁导航和授时等服务,近年来得到了飞速的发展与广泛应用,成为了促进和推动社会经济发展的助推器,更是国防安全的重要保证㊂但目前的GNSS均存在一些共性问题:卫星下行发射功率低,到达接收机天线的功率仅约-133dBm[1];空中电磁环境比较复杂,存在各种潜在的或人为的干扰因素,有时干信比可达85dBc;导航信号的频率㊁调制方式和信号格式都是公开的㊁固定不变的,易受到人为干扰影响;普通GNSS接收机自身的抗干扰裕度较低,无法对抗强干扰㊂以GPS(L1)㊁BDS(B3)D1导航电文㊁BDS(B3)D2导航电文民用码为例,接收机的初始抗干扰裕度分别仅约26.86dB㊁23.86dB和13.86dB,在实际应用中一台发射功率为瓦量级的小型干扰机就足以使几十公里范围内的民用接收机无法正常工作[2]㊂近年来,GNSS抗干扰技术的研究深受国内外诸多学者的青睐,主要体现在三个方面[3]:星上抗干扰技术㊁辅助抗干扰技术及接收机抗干扰技术等㊂其中,星上抗干扰技术主要体现在卫星的有效载荷,信号体制的设计上㊂以GPS为例,2018年提供服务的GPS-IIIF在星上抗干扰技术就实现了突破与优化,如增加了信号可靠性等[4]㊂辅助抗干扰技术主要包括伪卫星技术和组合导航技术等㊂如文献[5]利用伪卫星技术解决了室内卫星信号受限而无法定位的问题㊂惯性导航系统与GNSS组合是目前最常用的组合导航技术㊂实验表明[6],采用深组合系统相对于普通接收机或无辅助的组合导航结构,抗干扰性能可以提高10~20dB㊂近年来,GNSS/无线通信基站组合技术也在一定程度上提高了室内导航信号的质量㊂接收机抗干扰技术主要指导航接收机对抗强射频干扰,是目前GNSS抗干扰的主要研究方向㊂近年来,发展出了不少的抗干扰方法[7]㊂接收抗干扰技术本质上是利用导航信号与干扰信号之间的信号特征(如振幅㊁频率㊁时间㊁空间或极化作用等)差异来完成信号与干扰的分离,从而实现干扰抑制㊂如基于单天线的信号处理抗干扰技术,由于采用单天线,不具备空间分辨能力,只能依靠时域抗干扰技术和变换域抗干扰技术等来处理某些具有时频稀疏性的干扰,对多个干扰处理能力不强[8]㊂而基于天线阵的抗干扰技术主要有空域抗干扰技术和空时自适应处理技术㊂其中,空域抗干扰技术根据其实现方式的不同可分为空域自适应滤波技术(也称自适应零陷技术)和波束形成技术㊂但是,目前GNSS抗干扰技术的研究[9-13],一般针对某些特定类型的干扰展开,尚无通用的可以抑制多种类型干扰的抗干扰技术㊂为适应复杂电磁环境应用的需求,级联/组合不同类型抗干扰技术的研究具有重要意义㊂同时,随着各大导航系统的不断发展,导航卫星数据大幅增加,多标准兼容的GNSS接收技术也是一种极为重要的组合导航抗干扰技术,也是技术发展的必然㊂本项目研制了一款七通道抗干扰GNSS接收机,旨在利用多模组合导航抗干扰技术及级联/组合空域㊁时域与频域等多重抗干扰技术来应对复杂电磁环境应用的需求㊂1㊀设计要求本GNSS接收机的功能框图如图1所示,其具有BDS(B3)抗强干扰模式㊁BDS(B3)普通导航模式和GPS(L1)普通导航模式三种工作模式㊂为简洁起见,本文中将BDS(B3)和GPS(L1)分别简称为B3和L1,在射频前端部分分别对应B3七通道抗强干扰下变频㊁B3单通道普通导航模式下变频及L1单通道普通导航模式下变频㊂因篇幅所限,本文将重点介绍其中GNSS接收机射频前端部分的抗干扰技术相关的研究成果,其他内容不作详述㊂图1㊀本射频前端的功能框图本射频前端的抗干扰相关的主要指标如下: B3抗强干扰模式下变频部分最大干信比(R JS,max)85dBc;输入1dB压缩点(IP1dB)ȡ-30dBm;通道间隔离度(ISO)ȡ52dB;镜像抑制(R IM)ȡ60dBc;通道间匹配性ɤʃ1.0dB,ɤʃ10ʎ@㊃794㊃第61卷周建政,李莉,侯杨,等:七通道抗干扰GNSS接收机射频前端设计第4期f c ;带外抑制ȡ40dBc@f c ʃ15.5MHz 或ȡ70dBc@f c ʃ20.8MHz㊂B3/L1普通导航模式下变频部分最大干信比(R JS,max )50dBc;带外抑制ȡ40dBc@f c ʃ15.5MHz(对于B3和L1),或ȡ70dBc@f c ʃ20.8MHz(对于B3),或ȡ70dBc@f c ʃ29.75MHz(对于L1)㊂2㊀射频前端系统结构设计本射频前端最终采用了如图2所示的固定本振一次变频超外差结构㊂其中B3抗强干扰下变频采用固定增益模式,B3/L1普通导航模式下变频采用自动增益控制(Automatic Gain Control,AGC)模式㊂图2㊀接收机射频前端系统结构框图3㊀导航接收机射频前端抗干扰设计3.1㊀接收机抗干扰设计整体方案接收机在实际工作中受到的干扰,不管是潜在干扰还是人为干扰,均可归为带内干扰或带外干扰,也可根据干扰信号带宽分为窄带干扰与宽带干扰㊂随着GNSS 面临电磁环境复杂程度的增加,在不增加天线阵阵元个数的前提下,单独运用时域㊁频域㊁空域及空时域抗干扰技术时,其局限性越来越明显㊂因此,需要根据系统应用场景来设计抗干扰方法和指标㊂本接收机中,为提高接收机对抗多种共存干扰的能力,采用了多域级联/组合抗干扰技术及多模组合抗干扰技术,并通过综合天线㊁射频下变频㊁数字基带处理等各阶段的特性来完成干扰抑制㊂首先,利用天线阵数字波束形成技术,并根据卫星信号㊁干扰以及多径的不同空域特征自适应地调整阵列加权,使阵列方向图形成指向有用信号方向的主波束,并在干扰或多径方向产生 零陷 ,达到增强有用信号㊁抑制与有用信号方向不同的各类干扰及多径的目的,即实现空域滤波㊂其对带外干扰与带内干扰均有效,对窄带干扰与带宽干扰亦均适用,但其无法区分和期望信号来向相同或者相近的干扰信号㊂然后,通过频域滤波来抑制进入接收系统的窄带带外干扰,但由于其不适用于带内干扰与宽带干扰,故需要射频前端具有良好的线性度来提高接收机的抗干扰能力㊂最后,对于进入系统的残余窄带干扰,利用窄带干扰信号和GNSS 信号在时域相关性方面存在的巨大差异,用时域滤波技术来做进一步的抑制㊂由于时域滤波主要是在基带完成,本文中不作详述㊂由于本系统中综合了空域滤波㊁频域滤波和时域滤波三种技术,实现优势互补,因此可获得更佳的抗干扰性能㊂对于射频前端本身而言,抗强干扰通道的抗干扰性能取决于射频链路的线性度㊁带外抑制特性㊁通道匹配性和通道间隔离度等㊂而对于普通导航通道而言,借助于电路自身的线性度㊁带外抑制特性和AGC 来获得一定的抗干扰能力㊂同时,通过多模组合抗干扰技术来提高导航接收机的整体抗干扰能力与可用性㊂3.2㊀天线阵列设计理论上N 阵元天线阵列有N -1个自由度,最多产生N -1个零陷,可以抑制N -1个干扰[14]㊂同时,阵元数目越多,所形成的天线波束主瓣宽度会越窄㊂但是阵元数目越多,系统构成就会越复杂,设备造价就会越高,重量㊁体积和功耗都会加大㊂依据设计需求并对以上因素折中考虑,本项目中采用了如图1所示的七阵元均匀圆阵天线,在理想情况下可以将接收机的抗干扰能力提高至少40dB [15]㊂3.3㊀射频前端的高线性度设计射频前端的高线性度是抗强干扰的前提条件,其必须保证在规定的应用场合中,前端各级器件在受到干扰的情况下依然能正常工作在线性状态,且中频输出功率满足ADC 的输入电平要求㊂显然,射频前端的线性度指标要求取决于系统的抗干扰需求㊂射频前端的线性度可用两项指标来描述:1dB压缩点(P -1dB )和三阶交调失真(IMD3)㊂其中,㊃894㊃电讯技术㊀㊀㊀㊀2021年P -1dB 描述的是电路的大信号非线性特性㊂要求各级电路的输入总功率小于该级电路的IP1dB 并留有一定裕量,以确保各级电路均工作在线性状态㊂而IMD3则描述的是电路的小信号非线性特性,表征接收机的非线性失真特性㊂系统要求当输入一对特定功率(即系统需要接受的最大干信比(R JS,max )对应的带内干扰信号功率)与频率间隔的双音信号,其产生的三阶交调项(P IM3)小于输出噪底(N out )㊂该值表征了当接收机接收到一个小功率的输入信号时,在保证能够输出满足信号质量要求的信噪比的前提下,能容忍的最大带内干扰信号功率㊂因此,在导航接收机中需要重点考虑IMD3指标㊂已知IMD3(d )=P out -P IM3㊂(1)式中:P out 是输出信号功率㊂经推导,可得P in,max =(2OIP3-3G +N out )/3=(2OIP3-2G +KT B RF +NF )/3(2)式中:P in,max 是最大输入信号功率,OIP3是射频前端的输出三阶交调截点,G 是链路增益,K 是波尔兹曼常数,T 是绝对温度,B RF 为信号带宽,NF 是射频前端的噪声系数㊂反之,可得OIP3=(3P in,max -KT B RF -NF ]/2+G ,(3)IMD3ȡP in,max -KT B RF -NF ㊂(4)已知抗强干扰模式下R JS,max 为85dBc,普通导航模式下R JS,max 为50dBc,并设定NF =2.5dB 时,对于B3抗强干扰㊁B3普通导航模式和L1普通导航模式来说,理论计算需要IMD3分别大于等于53.25dBc㊁18.25dBc㊁28.25dBc㊂实际工程设计中,IMD3的设计值还将留有一定裕量㊂由于抗强干扰通道较普通通道具有高得多的线性度要求,限于篇幅,本文仅介绍抗强干扰通道的线性度设计㊂为方便讨论,在此将抗强干扰通道简化为图3所示模型㊂模型中标明了各级器件的特性,如增益㊁IP1dB 及OIP3等,各节点的信号定义如表1所示㊂图3㊀抗强干扰通道简化模型[16]表1㊀模型中各节点的信号定义信号P 0(即P in )P 1P 2P 3(即P out )导航信号P in -1(P 0-1)P 1-1P 2-1P 3-1热噪声P in -2(P 0-2)P 1-2P 2-2P 3-2干扰信号P in -3(P 0-3)P 1-3P 2-3P 3-3三阶互调分量P IM3-1P IM3-2P IM3-3在射频链路设计时,通常混频器的可选性较少,因此,先选定混频器,可得G 2=-7.4dB,IP1dB -2=21.0dBm,OIP3-2=24.6dBm㊂下面推导第1㊁3级电路的线性度指标需求㊂(1)对中频输出功率的限制㊂无干扰时,中频输出功率需大于A /D 采样的最低信噪比要求的最低采样功率P min 的i 倍,即P in -2ˑG 1ˑG 2ˑG 3ȡi ˑP min ㊂(5)存在强干扰时,为避免限幅失真,要求中频输出功率小于A /D 满幅采样功率P max 的1/j ,即P in -3ˑG 1ˑG 2ˑG 3ɤP max /j ㊂(6)已知所选ADC 的P max =12dBm,P min =-64.45dBm,P in -2=-103.75dBm,P in -3=-48dBm,因此,得i ˑj ɤ(P in -1/P in -3)/(P min /P max )=117.46=20.7dB㊂在满足系统线性度要求的前提下,为降低系统功耗,令j =12dB,i =8.7dB㊂(2)为确保每一级电路均工作在线性状态,要求每一级的输入总功率较该级电路的IP1dB 小5dB㊂即IP1dB -l -P (l -1)-3ȡ5dB,其中,l =1,2,3㊂(3)为满足后端抗干扰处理对射频前端提出的信噪比要求[16],要求每一级输出的干扰产生的三阶交调分量(P IM3-l )较噪声功率(P l -2)小n dB,即P l -2-P IM3-l ȡn l ,其中,l =1,2,3㊂且三阶交调分量P IM3-l 包括本级输入干扰信号产生的三阶交调分量和上一级产生的三阶交调分量经过本级放大后的输出㊂令(P out -P noise )=c ,已知(P out -P IM3)=IMD3,得(P noise -P IM3)=(IMD3-c )=n ,其中P out 为输出干扰功率,c 为某一常数㊂由于在射频链路中,越往后级,IMD3越小,则对应的n 越小㊂在此,令n 1=18dB㊁n 2=16dB 和n 3=9dB㊂由式(1)可知,P IM3=P 3out /OIP32,因而有P IM3-l =P 3l -3OIP32-l+P IM3-(l -1)ˑG l ɤP l -2n l㊂(7)㊃994㊃第61卷周建政,李莉,侯杨,等:七通道抗干扰GNSS 接收机射频前端设计第4期为方便计算,式(7)在以下计算中取 = ,且P IM3-0=0mW㊂因此,有P IM3-1=P31-3OIP32-1=P1-2n1,(8)P IM3-2=P32-3OIP32-2+P IM3-1ˑG2=P2-2n2=P32-3 OIP32-2+P2-2n1=(P in-3ˑG1ˑG2)3OIP32-2+P2-2n1㊂(9)可得G1=P in-2ˑ1n2-1n1()ˑOIP32-2P3in-3ˑG22=41.96dB,G3P max-j-P in-3-G1-G2)=13.44dB㊂由式(8)可得OIP3-1=P31-3ˑn1P1-2=1212.1mW=30.84dBm,P IM3-3=P33-3OIP32-3+P IM3-2ˑG3=P3-2n3=P33-3 OIP32-3+P2-2n2ˑG3=P33-3OIP32-3+P3-2n2㊂(10)由式(10)可得OIP3-3=P33-3P3-2ˑ1n3-1n 2()=1932mW=32.86dBm㊂由上述推导可知,在给定混频器时的线性度工程设计结果如表2所示㊂其中,第一级电路内部包含有两级放大器,其线性度指标分配方法同上,在此不再详述㊂表2㊀在给定混频器时的线性度工程设计结果电路G/dB IP1dB/dBm OIP3/dBm第一级41.96-43.0030.84第二级-7.4021.0024.60第三级13.44-8.4432.863.4㊀射频前端的带外抑制规划众所周知,射频前端的带外抑制特性主要由滤波器来决定㊂工程实践中,因缺乏合理的指导原则,往往将带外抑制指标提得很高,从而导致带外抑制指标存在过度设计,不仅会导致滤波器的体积㊁设计难度和成本增大,同时群时延和插损特性也会恶化,这显然不符合导航接收机对高精度㊁低成本的需求㊂因此,本射频前端的带外抑制规划就是在统筹考虑前端链路和器件本身,兼顾后端A/D采样和基带处理算法对前端提的要求,折中考虑带外抑制指标与群时延特性等基础上,根据整机应用需求,合理设计前端链路总的带外抑制指标,并将总的带外抑制指标合理地分配到链路的各级滤波器中㊂为此,从带外抑制的角度,将导航接收机一次下变频射频链路简化建模,如图4所示㊂其中,P in-1㊁P in-2和P in-3分别为接收机射频前端接收到的导航信号功率㊁输入噪声功率㊁输入的带外干扰功率,单位均为dBm㊂图4㊀航接收机一次下变频射频链路简化模型下面,我们从几个方面来规划射频前端链路的带外抑制指标㊂(1)带外干扰不能使射频前端各级器件饱和,即输入干扰功率应低于各级器件的IP1dB k dB,即R1ȡP in-3+k-IL1-IP1dB-1,(11) (R1+R2)ȡP in-3+k+G1-(IL1+IL2)-IP1dB-2,(12)ð3i=1R iȡP in-3+G1+G2+k-ð3i=1IL i-IP1dB-3㊂(13) (2)接收机中频输出端的带外干扰功率低于带内噪声功率n dB,这是后端抗干扰算法对带外干扰功率提出的限制㊂(3)防止中频采样混叠㊂由采样定理可知,理论上,抽样序列无失真地重建原始信号的前提是采样延拓边带之间永不重叠或交叉㊂但工程实践中,滤波器的矩形系数肯定大于1,延拓边带之间肯定会交叉,如图5所示㊂因此,需要控制这个交叉点电平与通带电平之间的差值,以对混叠带宽进行抑制,才能向基带输出满足信号质量要求的信号㊂图5㊀中频采样混叠原理在此,带外抑制至少可细化为两个具体要求:一㊃005㊃电讯技术㊀㊀㊀㊀2021年是ȡδ1dBc@f ɤf s /2&f ȡf s ;二是ȡδ2dBc@f ɤf s -f IF +B /2&f ȡ2f s -f IF -B /2,其中f s 是采样频率,f IF 是中频信号的中心频率,B IF 是中频带宽㊂(4)对某些特定带外干扰的抑制要求,如接收机的镜像抑制大于ξdB㊂(5)由于射频前端的群时延非理想特性会影响接收机的测量精度[17],因此,射频前端设计的通道带宽应大于信号所需宽度,使信号主瓣远离滤波器通带边沿,从而优化射频前端的群时延特性㊂上述准则(1)~(5)即为接收机射频前端带外抑制规划的主要方法㊂根据本应用的实际情况,设k ȡ6dB,δ1ȡ40dB,δ2ȡ65dB,ξȡ60dB㊂在进行系统带外抑制指标规划与分配时,不仅要考虑上述准则,还需折中考虑实际工程应用的其他情况,如各级滤波器的实现难度㊁体积与成本等㊂根据以上规划要求,将本项目中的滤波器带外抑制指标规划如图6~8所示㊂综上所述,理论上,本射频前端的带外抑制性能如表3所示㊂图6㊀B3抗干扰模式通道链路设计图7㊀B3普通通道链路设计图8㊀L1普通导航模式通道链路设计表3㊀本射频前端的带外抑制性能预计带外抑制B3抗干扰链路B3普通链路L1普通链路镜像抑制/dBc ȡ105ȡ110ȡ78@f IF ʃ15.5MHz /dBcȡ48ȡ43ȡ65@f IF ʃ20.8MHz /dBcȡ73ȡ68ȡ90@f IF ʃ29.75MHz对LO L1的抑制度/dBc-ȡ148-对LO B3的抑制度/dBc--ȡ1403.5㊀接收机射频前端链路设计根据3.1~3.4节所述的理论分析与设计结果,可将该射频前端的链路设计如图7~9所示,其中B3抗干扰通道的链路性能预算如图9所示㊂普通导航模式通道的链路预算类似,不作详述㊂图9㊀B3抗干扰通道链路性能预算3.6㊀其他与抗干扰特性相关的设计(1)阵列通道失配是GNSS 接收机数字波束形成技术在工程实现中必须要考虑的问题[18]㊂通道失配主要指通道间幅相一致性㊂在本产品设计过程中,尽可能地保持各通道器件㊁电路和版图等各方面设计的一致性,并辅助一定的幅相调试手段来保证通道间的良好匹配性㊂(2)多通道间的信号泄露也会对抗干扰性能产生影响㊂由于系统对通道间隔离度的要求与三阶互调抑制参数的推算方式基本一致[2],本文不作详述㊂本产品中通道间隔离主要通过以下措施来实现:一是设计金属屏蔽腔来实现各通道间㊁各功能模块间的物理隔离;二是产品内部各功能模块采用独立供电,同时借助电源滤波㊁电源去耦㊁磁珠等来消弱因电源网络而引入的串扰;三是实现整个产品的输入/输出地与基板地的良好连接与连续㊂4㊀产品实物及实测结果产品实物照片如图10所示,部分核心技术指标㊃105㊃第61卷周建政,李莉,侯杨,等:七通道抗干扰GNSS 接收机射频前端设计第4期的测试结果如图11~13所示,主要参数的实测结果如表4所示㊂图10㊀产品实物照片图11㊀B3抗干扰通道IMD3测试曲线图12㊀B3抗干扰通道带外抑制测试曲线图13㊀B3普通下变频IMD3测试曲线表4㊀产品主要参数的实测结果项目要求测试结果B3抗干扰下变频IP1dB /dBm-30ȡ-25通道间隔离度/dB ȡ52ȡ55.6镜像抑制/dBcȡ60ȡ96.0IMD3@P in =-48dBm,间隔0.5MHz /dBcȡ53.3ȡ68.2通道间匹配性@f c 幅度/dBɤʃ1.0ɤʃ0.5相位/(ʎ)ɤʃ10ɤʃ8.2带外抑制@46ʃ15.5MHz /dBc ȡ40ȡ45.3@46ʃ20.8MHz /dBcȡ70ȡ81.2B3普通下变频IMD3@P in =-78dBm,间隔0.5MHz /dBcȡ18.3ȡ25.1带外抑制@46ʃ15.5MHz /dBc ȡ40ȡ41.6@46ʃ20.8MHz /dBc ȡ65ȡ74.6L1普通下变频带外抑制@46ʃ15.5MHz /dBcȡ40ȡ65@46ʃ29.75MHz /dBcȡ70ȡ86根据图11所示测试结果与公式(2)可得,本产品的实际R JS,max 达84.3dBc,与设计预期(85dBc)非常吻合,在设备的测试误差范围之内,而文献[15]中同类产品的R JS,max 仅为65dBc㊂5㊀结㊀论由于目前的GNSS 普遍存在先天性抗干扰能力弱的缺陷㊂近年来,GNSS 抗干扰技术的研究深受国内外诸多学者的青睐,也获得了很多的研究成果,但是目前的研究成果一般针对某些特定类型的干扰展开,尚无通用的可以抑制多种类型干扰的抗干扰技术㊂在本文设计接收机中,为提高GNSS 接收机对抗多种共存干扰的能力,采用了空域㊁频域及时域多域级联/组合抗干扰技术及多模组合抗干扰技术,并通过综合天线㊁射频下变频㊁数字基带处理等各阶段的特性来最大限度的提高系统的抗干扰能力㊂同时,通过理论推导,获得一套从需求分析反向推导最佳系统设计参数的设计方法㊂基于本文设计方法设计的产品,通过投产和测试,测试结果与理论预计非常吻合,证明该套设计方法有效可行㊂与现有文献相比,本文的理论分析更为透彻,实用性㊁可操作性更强,并具有良好的普适性,对指导相关产品的设计具有理论指导与实用参㊃205㊃ 电讯技术㊀㊀㊀㊀2021年考的意义与价值㊂通过该方法可设计出满足技术要求的高性价比产品,但是产品的抗干扰性能是否先进,并不取决于该设计方法,而取决于技术需求㊂若应用场合的电磁环境复杂,抗干扰需求提得高,相应产品的抗干扰能力水平就会高一些;若应用场合的电磁环境尚可,就不必将技术要求提太高㊂值得说明的是,由于本接收机的应用场合电磁环境复杂,因此,对抗干扰能力提出了较高的要求,通过与同类产品对比,及整机试验测试,证明本产品的抗干扰能力具有一定的先进性㊂参考文献:[1]㊀中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件公开服务信号B3I(1.0版)中文版[EB/OL].(2018-02-09)[2020-05-10].http://www.beid-/xt/gfxz/201802/P020180209620480385743.pdf.[2]㊀冯骥.抗干扰导航接收机硬件设计方法研究[D].北京:北京理工大学,2014.[3]㊀尹继东,冯雪峰.GNSS抗干扰技术综述[J].电讯技术,2020,60(8):989-998.[4]㊀刘艳亮,张海平,徐彦田,等.全球卫星导航系统的现状与进展[J].导航定位学报,2019,7(1):18-21. [5]㊀李占营.基于伪卫星技术的室内定位系统硬件设计及实现[D].成都:电子科技大学,2018. [6]㊀牛小骥,班亚龙,张提升,等.GNSS/INS深组合技术研究进展与展望[J].航空学报,2016,37(10):2895-2908. [7]㊀丛明.卫星导航抗窄带干扰技术研究[D].北京:北京理工大学,2016.[8]㊀戚连刚.复合干扰环境下卫星导航信号捕获抗干扰方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2018. [9]㊀WANG X,ABOUTANIOS E,AMIN M G.Generalised ar-ray reconfiguration for adaptive beamforming by antennaselection[C]//Proceedings of2015IEEE InternationalConference on Acoustics,Speech and Signal Processing.Brighton:IEEE,2015:2479-2483.[10]㊀段亚锋.数字多波束GNSS抗干扰处理机实现[D].长沙:国防科技大学,2010.[11]㊀WANG X,AMIN M G,AHMAD F,et al.Jamming DOAestimation and suppression for GNSS receivers usingfully augmentable arrays[J].IET Radar,Sonar&Navi-gation,2017,11(3):474-480.[12]㊀HUO S,NIE J,TANG X,et al.Minimum energy blocktechnique against pulsed and narrowband mixed interfer-ers for single antenna GNSS receivers[J].IEEE Commu-nications Letters,2015,19(11):1933-1936.[13]㊀李奋翔.基于稀疏阵列的GNSS抗干扰方法研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2019.[14]㊀尚晓辉,宋晓辉,张玉.阵列抗干扰射频接收机设计[J].无线电工程,2015,45(5):43-45. [15]㊀余强.抗干扰导航接收机的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2017.[16]㊀汤先鹏.高性能导航收发信机射频电路若干关键技术研究[D].长沙:国防科学技术大学,2016. [17]㊀肖志斌.高精度导航接收机的群时延建模㊁测量和校准技术[D].长沙:国防科学技术大学,2014.[18]㊀李敏.卫星导航接收机数字波束形成关键技术研究[D].长沙:国防科学技术大学,2011.作者简介:周建政㊀男,1976年生于湖南湘乡,2009年于东南大学获博士学位,现为高级工程师,主要研究方向为射频㊁微波混合集成电路㊂李㊀莉㊀女,1975年生于安徽阜阳,2009年于合肥工业大学获硕士学位,现为高级工程师,主要研究方向为射频㊁微波混合集成电路㊂侯㊀杨㊀男,1992年生于安徽亳州,2017年于安徽大学获硕士学位,现为工程师,主要研究方向为射频㊁微波混合集成电路㊂裴山会㊀女,1993年生于山东荷泽,2018年于南京航空航天大学获硕士学位,现为助理工程师,主要研究方向为射频㊁微波混合集成电路㊂曾敏慧㊀男,1987年生于江西于都,2014年于电子科技大学获硕士学位,现为工程师,主要研究方向为射频㊁微波混合集成电路㊂㊃305㊃第61卷周建政,李莉,侯杨,等:七通道抗干扰GNSS接收机射频前端设计第4期。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。