Technique RF - Conception du système de communication RF bande Ku

Aujourd'hui, dans les communications RF en bande Ku, de plus en plus d'informations sont véhiculées par les médias, en particulier les flux vidéo multimédia haute définition, avec des exigences croissantes en temps réel pour la transmission d'informations. Ces besoins favorisent une augmentation progressive du taux de transmission de l'information. Actuellement, les technologies de communication sans fil sont en plein essor et les technologies LTE et 5G se succèdent. Selon le théorème de Shannon, le taux de communication sans fil est lié à la bande passante du canal. Plus la bande passante est large, plus le taux est élevé et plus la capacité est grande. Dans les bandes de basses fréquences telles que VHF, UHF, l et S, les ressources spectrales sont encombrées et la bande passante disponible est limitée. Le développement de bandes de fréquences plus élevées pour obtenir une bande passante de canal plus large est donc une tendance inévitable pour le développement futur des systèmes de communication.

1. Conception du système

Le système de communication radiofréquence en bande Ku proposé ici utilise la technique de formage de faisceaux pour couvrir la totalité de la plage de 360° au moyen d'antennes matricielles 4 plans réparties à 90°. Chaque réseau d'antennes est constitué de 4 éléments de réseau reliés respectivement à 4 éléments tr. Après pondération en amplitude et en phase, ils sont rassemblés dans le même canal de conversion de fréquence pour former un système MIMO RF 4 * 4. Les ressources communes et la gestion de niveau supérieur sont centralisées dans une seule unité centrale pour faciliter l'interconnexion. Dans la structure du modèle de voiture, l'unité centrale est reliée par des connecteurs à des composants tr pour la commande interactive de signalisation, chaque composant tr ayant une unité de traitement en bande de base indépendante, qui peut également envoyer un if numérique à un processeur central pour un traitement centralisé (pour permettre la diversité spatiale).

Par rapport au système mono - récepteur traditionnel, ce système est basé sur l'anti - interférence et la confidentialité des applications tactiques militaires, la haute vitesse, la grande capacité, les besoins globaux adaptatifs, la prise en compte intégrée de la longueur d'onde du signal en bande Ku elle - même, une forte directivité, de grandes Pertes de transmission et d'autres facteurs défavorables, est le courant principal de la technologie de modulation OFDM, Et permet au système d'avoir une forte capacité anti - brouillage, tout en permettant d'obtenir une utilisation du spectre haute fréquence. L'adoption de MIMO et de la technologie d'antenne intelligente, l'utilisation rationnelle des performances de la diversité de faisceau et du multiplexage spatial de l'antenne, de sorte que le système supporte autant que possible la transmission de données de masse Multi - utilisateurs, multidirectionnelles et adaptatives avec une certaine efficacité. Résistance aux effets de l'évanouissement Multi - trajets sur les performances du système pendant la transmission du signal.

Schéma général du système

2. Conception du sous - système

2.1 conception de l'antenne

Pour réduire le profil global du système, une antenne microruban à réseau linéaire uniforme est utilisée dans la partie antenne. La technologie de formation de faisceaux matriciels permet une directivité élevée, une large couverture et une résistance à l'évanouissement. Ce type de conception d'antenne permet un balayage multi - secteurs par pondération amplitude / phase des sources d'excitation des éléments du réseau Antennaire. De plus, la goniométrie de la source de perturbation peut être mise en oeuvre. Si une interférence est détectée, le diagramme d'antenne peut former une dépression nulle dans la direction de l'interférence par formation de faisceau pour supprimer l'interférence.

2.2 conception du lien émetteur - récepteur

La liaison émetteur - récepteur comprend un élément tr et un canal de conversion de fréquence, personnalisable à la demande, utilisant un atténuateur de déphasage numérique sur le Front radiofréquence hyperfréquence, dans le circuit de conversion de fréquence, dans le deuxième circuit inverseur hyperhétérodyne, de manière hybride en vibration basse fréquence haute fréquence, La difficulté de mise en oeuvre du synthétiseur de fréquence est réduite ainsi que la conception du circuit de commande AGC et du circuit d'isolation de protection. Le circuit de sélection de fréquence effectue la sélection de fréquence, la conversion de fréquence, la linéarisation et l'amplification du signal reçu et le fournit finalement au processeur en bande de base pour la démodulation du signal.

Disposition préliminaire du système

2.3 conception du synthétiseur de fréquence

En général, trois types de synthèse de fréquence sont disponibles: la synthèse de fréquence directe (DS), la synthèse de fréquence indirecte (PLL) et la synthèse de fréquence numérique directe (DDS).

Ceci par la conception de schéma de synthétiseur de fréquence, utilisant le mélange DDS avec la source de point de multiplication de fréquence PLL pour réaliser le saut de fréquence final source une sortie Boost, tandis que la source de référence de Calibration de phase de réception et d'émission adopte directement le saut de fréquence PLL et la mise en œuvre, le schéma de synthèse de source de fréquence complète, Le schéma de l'idée est de diviser les signaux vibratoires cristallins des quatre répartiteurs de puissance en quatre voies, le signal de la première voie servant d'horloge pour l'émission et la réception d'une source de fréquence de référence calibrée en phase, produisant un signal en bande C par verrouillage de saut de fréquence PLL, puis produisant une source de fréquence de référence en bande Ku par filtrage et multiplication de fréquence. L'autre signal sert d'horloge de référence au processeur en bande de base; Le troisième signal, en tant qu'horloge de référence de la source de fréquence ponctuelle en bande C, produit un signal de fréquence ponctuelle en bande C par verrouillage PLL, puis un signal radiofréquence en bande C à fréquence ascendante transformée en mélange avec le signal FH en sortie du DDS, puis un premier signal de vibration en bande X par un deuxième doublement de fréquence. Enfin, un signal est utilisé comme horloge de référence pour la source de fréquence ponctuelle en bande L, cette horloge de référence étant verrouillée par la PLL pour générer un signal de fréquence ponctuelle en bande L. Le pouvoir est alors divisé de deux manières. Un signal FH en bande VHF est généré d'une part par filtrage et amplification en tant que deux oscillateurs locaux du système et d'autre part en tant qu'horloge de référence pour FH DDS. Filtrée, amplifiée et doublée en fréquence, elle produit un signal FH en bande L et une source ponctuelle en bande C est mélangée, filtrée, amplifiée et doublée en fréquence pour produire un premier signal vibratoire en bande X. Lors de la mise en oeuvre de la source de fréquence, il est particulièrement important de supprimer ou d'éviter les parasites lors de la conversion des communications radiofréquences, car de nombreux circuits de synthèse de fréquence PLL, de doublage, de mélange, d'amplification, etc., sont impliqués, sinon les interférences des signaux parasites affecteront la qualité de communication du système.

Schéma de balayage du réseau d'antennes et du sous - Bureau principal

Actuellement, les méthodes de dissipation de chaleur couramment utilisées en ingénierie comprennent la dissipation de chaleur par ailettes, le refroidissement par changement de phase, le transfert de chaleur par caloduc, la réfrigération thermoélectrique, etc. la méthode de dissipation de chaleur la plus couramment utilisée est la dent de dissipation de chaleur par ailettes, Selon la structure différente de la dent de dissipation de chaleur, elle peut être divisée en dents de dissipation de chaleur de type plaque et dents de dissipation de chaleur de type colonne. La denture du radiateur de colonne n'est pas fermée, l'effet de refroidissement est nettement supérieur à celui des dents de refroidissement des copeaux, par conséquent, dans ce système, la méthode de refroidissement du refroidissement des copeaux est utilisée, théoriquement, plus l'effet de refroidissement des dents de refroidissement est élevé, mieux c'est, mais La largeur et la distance des dents elles - mêmes auront également un impact sur l'effet de dissipation de chaleur, Son effet de refroidissement peut être optimisé par simulation avec un logiciel de conception thermodynamique (flotherm). Les dents de dissipation de chaleur sont en aluminium pour répondre aux exigences de réduction de poids.

En plus de la stratégie de conception de dissipation thermique auxiliaire décrite ci - dessus, le projet a également ajouté de la graisse chaude et de la colle chaude au fond de l'amplificateur de puissance. Dans le même temps, chaque composant T / R est distribué pour réduire la concentration des sources de chaleur et améliorer la fiabilité du système.

Schéma de principe du synthétiseur de fréquence

3. Vérification de la conception technique

Selon le schéma de conception du système, nous avons testé l'antenne, les résultats des tests d'ingénierie du synthétiseur de fréquence sont similaires à la conception, le bruit de phase typique du synthétiseur de fréquence DDS + PLL et la courbe de test de temps de saut de communication RF

Un EVM d'émission typique est de 6,09% lorsque l'entrée de fréquence intermédiaire est un signal modulé à 140 MHz, le mode de modulation est à 64 QAM, le facteur de chute et de chute est fixé à 0,3 et le taux de symbole à 30 Mbps.

4. Scénarios d'application

À l'heure actuelle, les systèmes de communication RF à large bande à haut débit basés sur la bande Ku sont principalement utilisés dans des domaines tels que les réseaux point à point, point à multipoint, relais et ad Multi - niveaux, ce qui peut considérablement étendre les performances et la capacité du système de communication nodale.