传感器网络RF前端研究

论文摘要

无线传感器网络是一种以数据为中心的自组织无线网络。网络中的节点密集,数量巨大且部署在十分广泛的区域;网络拓扑结构动态化,网络具有自组织和自调整的特点。网络节点具有成本低,体积小,能量极其有限,计算能力、存储能力和通信能力有限的特点。节点的能量是设计过程中要重点考虑的关键因素之一。国内外对无线传感器网络的研究主要集中在MAC算法、路由算法、定位算法及数据融合算法上。在协议栈隔成的功能定义上、各层数据桢格式、层与层之间的接口、每一层内的规范管理上都考虑不多。当然,硬件的开发国外在设计和技术上都处于领先的地位。芯片的功能越来越大,信道越来越多,传输速率越来越快。传感器RF前端是无线传输系统的重要组成部分。接收前端把微弱的天线信号经过低噪声放大器放大,然后用带通滤波器将带外噪声滤除,再将信号进行放大,达到ADC允许的幅度。发射前端是将经QPSK调制后的信号带通经滤波器将带外噪声滤除,再将信号进行放大,达到规定功率,通过开关将信号发射出去。整个射频前端由低噪声放大器、可控增益放大器、功率放大器、单刀双掷开关（SPDT）、声表面波滤波器（SAW）组成,工作频率为300M-400MHz。为了能达到要求的功率增益,接收端采用了两级低噪放、一个可控增益放大器组成,发射端采用一个MMIC功率放大器。还选用了体积较小的声表面波滤波器,使体积进一步小型化,方便了携带。基于设计和选用好的各个分立器件,最终把它们级联成一个可以实际应用的系统。本次设计加工出了实物电路,并给出了详细的测试数据。通过测试数据可以看出本次设计达到了指标要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 课题开发的背景以及国内外研究现状
• 1.1.1 课题开发背景
• 1.1.2 国外无线传感器网络研究现状
• 1.1.3 国内现状
• 1.2 传感器网络的结构和特点
• 1.2.1 传感器网络体系结构
• 1.2.2 传感器节点体系结构
• 1.2.3 传感器网络的特点
• 1.3 高频收发前端的主要功能
• 1.4 课题的主要技术指标
• 1.4.1 射频方案
• 1.4.2 技术指标
• 1.5 各分支模块指标分配
• 第二章 零中频接收机
• 2.1 引言
• 2.2 超外差接收机
• 2.3 数字中频接收机
• 2.4 零中频接收机
• 2.5 频率和成技术
• 2.5.1 锁相式频率合成技术
• 2.5.2 基于MAX2620 的VCO 实现
• 2.5.3 HFA3783 简介
• 2.5.4 锁相环路计算
• 2.6 I/Q 正交调制
• 2.6.1 正交调制器的结构
• 2.6.2 正交调制的I/Q 失配误差分析与解决
• 第三章 低噪声放大器的设计
• 3.1 低噪声放大器简介
• 3.2 低噪声放大器的主要技术指标
• 3.2.1 稳定性
• 3.2.2 功率增益
• 3.2.3 噪声系数
• 3.2.4 输入输出驻波比和反射系数
• 3.2.5 动态范围
• 3.2.6 工作频带
• 3.2.7 1dB 压缩点输出功率
• 3.3 电路实现和测试数据
• 3.4 自动增益控制（AGC）放大电路的设计实现
• 3.4.1 AGC 控制特性的要求
• 3.4.2 AGC 放大电路的设计和测试
• 第四章 功率放大器的设计
• 4.1 功率放大器概述
• 4.2 功率放大器的分类
• 4.2.1 A 类功率放大器
• 4.2.2 B 类功率放大器
• 4.2.3 AB 类功率放大器
• 4.3 功率放大器的主要技术指标
• 4.4 电路实现和测试数据
• 第五章 SPDT 开关
• 5.1 开关电路的选择与实现
• 5.2 开关工作原理
• 第六章 声表面波滤波器
• 6.1 声表面波滤波器（SAW）
• 6.2 RF SAW 滤波器
• 6.3 SAW 测试数据
• 第七章 结论
• 7.1 系统总体实现
• 7.2 电路测试
• 7.3 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的成果