微波通信作業(yè)集

1、電子信息學院 電磁場與無線技術(shù)2015-2016學年微波通信系統(tǒng)與設(shè)計 班級 姓名 學號 指導老師 目錄第一次作業(yè)1題目11a）微波通信特點及系統(tǒng)舉例1b）蜂窩移動通信1題目2 香農(nóng)公式2題目3 多種調(diào)制體制誤碼率性能比較（使用matlab）2第二次作業(yè)6題目5 FFT函數(shù)繪制方波時域波形與頻譜并分析6題目6 PSK調(diào)制matlab分析7第三次作業(yè)9題目7 推導數(shù)字通信中，歸一化信噪比（Eb/n0）與信噪比（C/N）的關(guān)系。9題目89a）調(diào)制方式性能優(yōu)良的標準9b）PSK、MSK、QPSK分析比較9題目9 接收機參數(shù)計算10題目10多徑效應(yīng)對通信系統(tǒng)的影響分析11第四次作業(yè)13題目11、功率密

2、度13題目12、自由空間損耗13題目13、接收機靈敏度15題目14、歸一化信噪比16題目15、中頻鏡像現(xiàn)象及其抑制16題目16、三階交調(diào)17題目17、技術(shù)文獻查閱17作業(yè)要求24附錄25參考文獻292015-2016年本科微波通信課程平時作業(yè)題第一次作業(yè)題目1a）微波通信特點及系統(tǒng)舉例簡要回答微波通信有何特點，請指出微波通信系統(tǒng)的工作頻率，即一般為多少頻率以上，波長小于多少？并舉23個常見的微波通信系統(tǒng)例子。b）蜂窩移動通信簡述蜂窩通信系統(tǒng)的小區(qū)制在頻率復(fù)用、個人移動用戶方面有何突出優(yōu)點？城市區(qū)域的小區(qū)半徑一般在什么范疇？答：a）微波通信的特點：（1）通信頻段的頻帶寬,傳輸信息容量大。微波頻段

3、占用的頻帶約300GHz，而全部長波、中波和短波頻段占有的頻帶總和不足30MHz。（2）通信穩(wěn)定、可靠。當通信頻率高于100MHz時,工業(yè)干擾、天電干擾及太陽黑子的活動對其影響小。（3）通信靈活性較大。微波中繼通信采用中繼方式，可以實現(xiàn)地面上的遠距離通信，并且可以跨越沼澤、江河、高山等特殊地理環(huán)境。（4）天線增益高、方向性強。當天線面積給定時，天線增益與工作波長的平方成反比。（5）微波通信設(shè)施建設(shè)周期短，耗費少。對于無線通信的基站的互聯(lián)具有較好的適應(yīng)性，體積小、重量輕、安裝容易。（6）數(shù)字化。對于數(shù)字微波通信系統(tǒng)來說，是利用微波信道傳輸數(shù)字信號，因為基帶信號為數(shù)字信號，所以稱為數(shù)字微波通信系統(tǒng)

4、。微波通信系統(tǒng)的工作頻率1000MHz以上，波長小于30cm。微波通信系統(tǒng)舉例：無線電尋呼系統(tǒng)，廣播 b）蜂窩通信系統(tǒng)小區(qū)制采用頻率復(fù)用技術(shù)提高了頻率利用率。在小區(qū)制中，相鄰小區(qū)中使用不同的頻率，而在非相鄰且距離較遠的小區(qū)中使用相同的載波頻率。由于相距較遠，基站功率有限，使用相同的頻率不會造成明顯的同頻干擾，這樣就提高了利用率。對個人移動用戶來說，定位更加準確。城市區(qū)域的小區(qū)半徑0.1-1Km。 題目2 香農(nóng)公式在通信系統(tǒng)中，請簡述香農(nóng)（shannon）信道容量公式，在加性白高斯噪聲信道中的指導作用和意義。答：斯白噪聲干擾的信道中，計算最大信息傳送速率，即信道容量C=Blog2(1+SN),

5、（1.2-1）即香農(nóng)公式。B是信道帶寬（Hz），S是信號功率（W），N是噪聲功率（W）。如果信息源的信息速率R小于或者等于信道容量C，那么，在理論上存在一種方法可使信息源的輸出能夠以任意小的差錯概率通過信道傳輸。該定理還指出：如果RC，則沒有任何辦法傳遞這樣的信息，或者說傳遞這樣的二進制信息的差錯率為1/2。信道帶寬限制了比特率的增加，信道容量還取決于系統(tǒng)信噪比以及編碼技術(shù)種類。信道上的噪聲對信道容量產(chǎn)生負面影響。信道容最取決于傳輸帶寬w和信噪比sN。，與窄帶寬、低功率的信號相比，寬帶寬、高功率的信號具有更大的信道容量C。而信道容量又反映了在一定信道條件下通信系統(tǒng)無差錯傳輸信息的能力。更具體地

6、說，該式表明了當給定信號平均功率與噪聲平均功率時，在具有一定頻帶寬度w的信道E，單位時間內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限值?？梢?，信道容餐實際上表明了通信系統(tǒng)的通信能力，而保證一定誤碼率條件下通信容量的能力就表明了抗干擾能力。所以，香農(nóng)公式表明了系統(tǒng)的通信能力和抗干擾能力與傳輸信息所用帶寬以及信噪比之間的關(guān)系。題目3 多種調(diào)制體制誤碼率性能比較（使用matlab）依據(jù)教材或者參考文獻上的解調(diào)理論公式，對PSK、QPSK、FSK、MSK、GMSK、QAM等體制解調(diào)，用Matlab程序編程，繪制誤碼率性能和信噪比變化關(guān)系曲線。并進行簡要分析說明 提示：不少于二種體制，附源程序。答：不同調(diào)制方式下的誤碼率公

7、式如下所示： 其中 r=a22n2 為解調(diào)器輸入端信號噪聲功率比，誤差函數(shù)定義為erfc=20e-y2dy (1.3-4)誤碼率性能和信噪比變化關(guān)系曲線： 圖1.3-1分析說明：對于所有的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)誤碼率與信噪比的關(guān)系的圖表來看，所有的曲線呈減函數(shù)的下降曲線，即隨著信噪比的增大，誤碼率降低；解調(diào)方式一定，信噪比相同時，誤碼率性能從低到高依次是ASK,FSK,PSK。題目4a）查閱文獻資料，簡要描述移動通信1G2 G 3 G 4G 5G簡要發(fā)展歷程；b）并從其通信功能、性能、技術(shù)指標等方面描述其技術(shù)發(fā)展和演進特點；c）并對不同Generation的通信技術(shù)方案進行簡要介紹，分析其傳輸速率能夠得

8、以提高的原因（可選做）；d）對不同Generation的國際標準情況進行簡要介紹。（可在b小題中結(jié)合，簡要介紹其標準） 提示：b,c,d各小題要從專業(yè)的角度說明；各Generation的技術(shù)方案以中國采用的方案為主說明。答：a) 1G：FDMA，80年代。模擬式通信系統(tǒng)，模擬式是代表在無線傳輸采用模擬式的FM調(diào)制，將介于300Hz到3400Hz的語音轉(zhuǎn)換到高頻的載波頻率MHz上。缺點:保密性不強、系統(tǒng)容量有限以及無法傳輸數(shù)據(jù)等。2G: GSM，90年代。從1G跨入2G的分野則是從模擬調(diào)制進入到數(shù)字調(diào)制，相比于第1代移動通信，第二代移動通信具備高度的保密性，系統(tǒng)的容量也在增加，支持wap上網(wǎng)。主

9、流TDMA、CDMA以及GSM。最后GSM被廣泛采用。早在1989年歐洲就以GSM為通信系統(tǒng)的統(tǒng)一標準并正式商業(yè)化。3G: TD-SCDMA，二十世紀初。國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了官方第3代移動通信（3G）標準IMT-2000（International Mobile Telecommunications 2000，國際移動通信2000標準）。3G存在四種標準制式，分別是CDMA2000，WCDMA，TD-SCDMA，WiMAX。4G：OFDM。TDLTE，F(xiàn)DDLTE。頻譜更寬，通信速度更快，智能程度更高。三種語言解決方案：CSFB，SGLTE，VoLTE。5G: 5G（fifth-gen

10、eration）即第五代移動電話系統(tǒng)，是4G移動通信技術(shù)的延伸。目前尚未有任何一家標準制定組織或者電信公司的公開規(guī)格，也沒有在任何官方文件中有所涉及，即該技術(shù)尚未有具體的標準。b）1G：區(qū)域性的移動通信，容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和不能提供自動漫游。2G：較高的通話質(zhì)量，保密性強、頻譜利用率高、能提供豐富的業(yè)務(wù)、標準化程度高等特點。3G：(1)、全球統(tǒng)一頻段、統(tǒng)一標準全球無縫覆蓋和漫游。(2)、頻譜利用率高。(3)、在144kbps（最好在384kbps）能達到全覆蓋和全移動性，還能提高最高塑料布大2Mbps的多媒體業(yè)務(wù)。(4)、支持高質(zhì)量話音、分組

11、多媒體業(yè)務(wù)和多用戶速率通信。(5)、有按需分配帶寬和根據(jù)不同業(yè)務(wù)設(shè)置不同服務(wù)等級的能力。(6)、適應(yīng)多用戶環(huán)境，包括室內(nèi)、室外、快速移動和衛(wèi)星環(huán)境。(7)、安全保密性能優(yōu)良。(8)、便于從第二代移動通信向第三代移動通信平滑過渡。(9)、可與各種移動通信系統(tǒng)融合，包括蜂窩、無繩電話和衛(wèi)星移動通信等。4G：(1)、網(wǎng)絡(luò)頻譜更寬。每個4G信道將占有100MHz的頻譜，相當于W-CMDA3G網(wǎng)絡(luò)的20倍。(2)、通信速度更快。傳輸速率可以達到IOM20Mbps，最高可以達到100Mbps。(3)、通信更加靈活。(4)、智能性更高。終端設(shè)計和操作具有智能化，兼容性更平滑。5G：通信速度大幅加快，下載速度

12、3.6Gbps；更加智能化。d）TACS: Total Access Communications System第一代全入網(wǎng)通信系統(tǒng)技術(shù)。該技術(shù)按照英國標準而設(shè)計的模擬式移動電話系統(tǒng)，其頻率范圍為900MHz。TACS系統(tǒng)也是一種模擬移動通信系統(tǒng)，提供了全雙工、自動撥號等功能，與AMPS系統(tǒng)類似， GSM: Global System For Mobile Communications，由歐洲電信標準組織ETSI制訂的一個數(shù)字移動通信標準，GSM是全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile communications) 的簡稱。它的空中接口采用時分多址技術(shù)。自90年代

13、中期投入商用以來，被全球超過100個國家采用。TD-SCDMA：該標準是由中國大陸?yīng)氉灾贫ǖ?G標準，1999年6月29日，中國原郵電部電信科學技術(shù)研究院（大唐電信）向ITU提出。該標準將智能無線、同步CDMA和軟件無線電等當今國際領(lǐng)先技術(shù)融于其中，在頻譜利用率、對業(yè)務(wù)支持具有靈活性、頻率靈活性及成本等方面的獨特優(yōu)勢。WCDMA: CDMA Direct Spread，意為寬頻分碼多重存取，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商，日本公司也或多或少參與其中，包括歐美的愛立信、阿爾卡特、諾基亞、朗訊、北電，以及日本的NTT、富士通、夏普等廠商。這套系統(tǒng)能夠架設(shè)在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)上，對于系統(tǒng)提供

14、商而言可以較輕易地過渡，而GSM系統(tǒng)相當普及的亞洲對這套新技術(shù)的接受度預(yù)料會相當高。CDMA2000: CDMA2000是由窄帶CDMA(CDMA IS95)技術(shù)發(fā)展而來的寬帶CDMA技術(shù)，也稱為CDMA Multi-Carrier，它是由美國高通北美公司為主導提出，摩托羅拉、Lucent和后來加入的韓國三星都有參與，韓國現(xiàn)在成為該標準的主導者。這套系統(tǒng)是從窄頻CDMAOne數(shù)字標準衍生出來的，可以從原有的CDMAOne結(jié)構(gòu)直接升級到3G，TD-LTE: TD- LTE（Time Division Long Term Evolution，分時長期演進）是基于3GPP長期演進技術(shù)（LTE）的一種

15、通訊技術(shù)與標準，屬于LTE的一個分支。該技術(shù)由上海貝爾、諾基亞西門子 通信、大唐電信、華為技術(shù)、中興通訊、中國移動、高通、ST-Ericsson等業(yè)者共同開發(fā)。FDD-LTE：FDD（頻分雙工）是該LTE技術(shù)的雙工模式之一，應(yīng)用FDD（頻分雙工）式的LTE即為FDD-LTE。FDD模式的特點是在分離（上下行頻率間隔190MHz）的兩個對稱頻率信道上，系統(tǒng)進行接收和傳送，用保證頻段來分離接收和傳送信道。FDD模式的優(yōu)點是采用包交換等技術(shù)，可突破二代發(fā)展的瓶頸，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，并可提高頻譜利用率，增加系統(tǒng)容量。第二次作業(yè)題目5 FFT函數(shù)繪制方波時域波形與頻譜并分析用Matlab程序編程，用FF

16、T函數(shù)繪制出方波時域波形和對應(yīng)的頻域頻譜。 (提示：先要進行時域波形的函數(shù)表述，并用傅里葉變換表述出變換結(jié)果（建模）；再用軟件繪制時域和頻域曲線；頻域曲線的坐標單位要轉(zhuǎn)換成Hz；并將不同寬度方波（建議3倍）變換結(jié)果進行比對和分析說明，附源程序)答：一個周期內(nèi)方波時域表示 （2.5-1）方波信號的傅立葉級數(shù)展開為 （2.5-2）方波信號的傅立葉變換為 （2.5-3）頻率f=100Hz的方波信號及其頻譜函數(shù)如圖2.5-1所示：圖2.5-1頻率f=300Hz的方波信號及其頻譜函數(shù)如圖2.5-2所示：圖2.5-2 由上述內(nèi)容分析，周期方波信號的頻譜是非周期性離散的線狀頻譜，成為譜線，連接個譜線頂點的曲

17、線為頻譜的包絡(luò)線，它反映了各頻率分量的幅度隨頻率的變化情況。周期信號的幅值頻譜是收斂的。即諧波的頻率越高，其幅值越小，再整個信號中所占的比重也就越小。題目6 PSK調(diào)制matlab分析用Matlab程序編程，對PSK調(diào)制體制，繪制輸入調(diào)制碼元（基帶信號）、載波頻率、已調(diào)PSK信號的時域波形；用FFT函數(shù)繪制出輸入調(diào)制碼元（基帶信號）、已調(diào)PSK信號的頻譜，并對二者的頻譜關(guān)系進行分析說明。 (提示：附源程序)答：當碼元寬度Tb為載波周期Tc的整數(shù)倍時，2PSK信號的典型波形如圖2-61所示：圖2-612PSK已調(diào)信號的時域表達式為 （2-61）s(t)是雙極性數(shù)字基帶信號，即 （2-62） （2

18、-63） （2-64）圖2.6-1 給出了基帶信號、載波信號及調(diào)制信號的波形圖 圖2.6-1第三次作業(yè)題目7 推導數(shù)字通信中，歸一化信噪比（Eb/n0）與信噪比（C/N）的關(guān)系。答：S為信號功率，單位為瓦特W或J/s, Rb為信道傳信率（bit/s）,Eb為信號比特能量（J/bit）有S=Eb*Rb; N為噪聲功率（W），no為噪聲功率譜密度(W/Hz)，傳輸帶寬B（Hz），有N=noB , 題目8a）調(diào)制方式性能優(yōu)良的標準衡量某種調(diào)制方式性能較優(yōu)良的主要標準是什么，并用示意圖進行說明。（1）誤碼率Pe：衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標。誤碼率=傳輸中的誤碼/所傳輸?shù)目偞a數(shù)*100%。

19、相同信噪比情況下，誤碼率越大，對應(yīng)調(diào)制性能越差。（如圖1.3-1）（2）傳輸速率（傳信率）（3）頻帶利用率：數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)的頻帶利用率定義為：所傳輸?shù)男畔⑺俾剩ɑ蚍査俾剩┡c系統(tǒng)帶寬之比值，其單位為bit/s/HZ（或為Baud/Hz).其他條件相同時，多進制調(diào)制可以增大頻帶利用率，調(diào)制性能較好。b）PSK、MSK、QPSK分析比較傳輸符號時寬為Tb(s)的信號時，當采用PSK調(diào)制，其功率譜密度雙邊帶帶寬為多少？當傳輸同樣符號時寬信號時，分別采用MSK、QPSK調(diào)制，其功率譜密度雙邊帶帶寬各自為多少？試將PSK、MSK、QPSK等時寬符號傳輸時的功率譜密度繪制在同一圖表上，并分析說明這三者之

20、間的調(diào)制譜特性。答：PSK、MSK、QPSK調(diào)制功率譜密度雙邊帶帶寬見式3.8-1 (3.8-1a) (3.8-1b) (3.8-1c)三種調(diào)制方式的功率譜密度表達式如下，其中Tb為輸入數(shù)據(jù)流的比特寬度。PSK功率譜密度： (3.8-2a)MSK信號的歸一化單邊功率譜密度表達式如下： (3.8-2b)QPSK功率譜密度： (3.8-2c)題目9 接收機參數(shù)計算圖3.9-1所示為接收機RF前端構(gòu)成框圖，天線接收到信號的功率電平Pr=-113dBm（A點），中頻濾波器帶寬Br=10MHz。 a）計算接收機的等效噪聲系數(shù)NF； b）計算接收機的等效噪聲溫度Te； c）計算解調(diào)器輸入端（B點）的信噪比

21、S/N。本振低噪聲放大器帶通濾波器中放解調(diào)器G2=-5dBA點B點Pr=-113dBmG1=10dBNF1=3dBG3=-1dBNF3=2dBG4=25dBNF4=5dB圖3.9-1接收機RF前端部件參數(shù)及構(gòu)成框圖解：(a) 求接收機等效噪聲系數(shù)NF 各部分增益以及噪聲系數(shù)如下:G1=10dB=10;NF1=3dB=1.96;G2=-5dB=0.316;NF2=L2=1/0.316=3.16;L2為混頻器的插入損耗;G3=-1dB=0.794;NF3=2dB=1.585;G4=25dB=316.23;NF4=5dB=3.16;由噪聲系數(shù)級聯(lián)公式得等效噪聲系數(shù)為=3.222，則NF=5.1dB;

22、(b) 接收機等效噪聲溫度Te；= 2.222 X 290K = 644.4K(c) 解調(diào)器輸入端信噪比，即接收機前端輸出信噪比；系統(tǒng)總增益 G=G1+G2+G3+G4=29dB;B點輸出信號功率 SO=Pr+G=-84dBm;B點輸出噪聲功率 No=kToB+NF+G=-70dBm；解調(diào)器輸出端信噪比 SO/ No=-13.9dBm;題目10多徑效應(yīng)對通信系統(tǒng)的影響分析 要求：簡述多徑效應(yīng)產(chǎn)生機理，分析對通信系統(tǒng)的影響。 用圖形和公式表明，并用眼圖定性描述影響。答：通信系統(tǒng)中，由于通信地面站天線波束較寬，受地物、地貌和海況等諸多因素的影響，使接收機收到經(jīng)折射、反射和直射等幾條路徑到達的電磁波

23、，這種現(xiàn)象就是多徑效應(yīng)。這些不同路徑到達的電磁波時間與相位也都不一樣且具有時變性，導致接收信號呈衰落狀態(tài)；這些電磁波射線到達的時延不同，又導致碼間干擾。多徑會導致信號的衰落和相移，除了能量的衰落，即使信號加強，也會產(chǎn)生信號的時域的混疊，使解調(diào)判決產(chǎn)生誤碼（眼圖雜亂）； 在接收方收到的信號為N個不同路徑傳播的信號之和，即：式中：為第i條路徑的衰減系數(shù)；為第i條路徑的相對延時差。在短波通信中，為保證電路在多徑傳輸中的最大時延與最小時延差不大于某個規(guī)定值，工作頻率要求不低于電路最高可用頻率的某個百分數(shù)。這個百分數(shù)稱為多徑縮減因子。下面給出多徑縮減因子與路徑距離的關(guān)系曲線:圖3.10-1眼圖參數(shù)如眼高

24、、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平，“0”電平，消光比，Q因子，平均功率等如圖3.10-2所示：圖3.10-2多徑效應(yīng)增大了碼間串擾，反映在眼圖上就是波形失真，碼元不完全重合，眼圖的跡線就會不清晰，引起“眼”部分閉合。若再加上噪聲的影響，則使眼圖的線條變得模糊，“眼”開啟變小，因此，“眼”張開的大小表示了失真的程度，反映了碼間串擾的強弱。第四次作業(yè)題目11、功率密度若在某頻率f0時，發(fā)射機功率Pt=30W，采用全向天線輻射傳輸?shù)絉0=10km距離時，計算：a）其電場強度E0為多少？磁場強度H0為多少？單位面積上的功率密度S為多少？b）若采用增益Gt=13dB的天線，其功率密度S又為多少？解：

25、a)由于采用全向天線，故發(fā)射機增益Gt=1,由電場強度E0和發(fā)射功率Pt的關(guān)系得：電場強度 磁場強度單位面積上功率密度 b) 采用增益Gt=13dB的天線，其功率密度題目12、自由空間損耗a）對工作頻率為5GHz的電磁波，用MATLAB編程計算傳播距離為0.1km、至150km的自由空間損耗，繪制出自由空間傳播損耗曲線；標注出0.1km、10km、20km、40km、100km、150km等距離點上的損耗數(shù)值。【單位使用dB】 b）若發(fā)射機功率Pt=10W，發(fā)射機天線增益Gt=20dB，接收機天線增益Gt=6dB，用MATLAB編程計算傳播距離為0.1km、至150km的自由空間損耗，繪制出接

26、收機（輸入端口）在不同距離點上接收到的信號功率曲線；標注出0.1km、10km、20km、40km、100km、150km等距離點上的功率值。【單位使用dBm】 c）若發(fā)射天線高度ht=3m，要保證150km的通視距離，計算接收天線hr高度至少應(yīng)為多少（精確到m）？答：a) 已知工作頻率f=5GHz,自由空間損耗，故有自由空間傳播損耗曲線如圖4.12-1所示，由曲線可以看出，自由空間損耗隨著傳播距離的增大而增加，距離較近時影響較大，但隨著傳播距離遠到一定程度對自由空間損耗的影響趨于平緩。圖4.12-1 b) 接收機接收到的功率為：接收機接收到的信號功率與傳播距離的關(guān)系曲線如圖4.12-2所示，

27、由曲線可以看出，接收機接收到的信號功率隨著傳播距離的增大而減小，距離較近時影響較大，但隨著傳播距離遠到一定程度對接收機接收到的信號功率的影響減弱。圖4.12-2 c) 由標準大氣壓下通視距離公式 得接收天線高度為：帶入數(shù)據(jù)得hr=1202m題目13、接收機靈敏度若要求誤碼率Pe=10-5,接收機噪聲系數(shù)NF=2dB，依據(jù)PSK相干解調(diào)的門限要求，計算接收機靈敏度Prmin為多少dBm? 即接收機輸入端口的最小信號功率。 若采用50特性阻抗系統(tǒng)，計算接收機輸入端口感應(yīng)的電壓有效值為多少？解：PSK相干解調(diào)時，由Pe=10-5對應(yīng)的解調(diào)門限r(nóng)th=9.5dB。由 可得 接下來求噪聲功率取接收機帶寬

28、Br=1MHz,則帶入數(shù)據(jù)后知 故接收機靈敏度 若采用50歐特性阻抗系統(tǒng)，由得U有效=1.68 題目14、歸一化信噪比對于碼元速率Rb=500(kb/s)，中頻帶寬Br=1.2MHZ的接收系統(tǒng)，對信噪比S/N=13dB的信號，請計算其歸一化信噪比Eb/n0應(yīng)為多少？解：由題目7推導結(jié)果 得歸一化信噪比題目15、中頻鏡像現(xiàn)象及其抑制查閱技術(shù)文獻，對接收機中頻鏡像現(xiàn)象簡述，有那些方法可實現(xiàn)鏡像抑制？解：當接收機接收頻率為的信號時，本振頻率、工作頻率與中頻有關(guān)系.若加到混頻器輸入端的是頻率為的干擾信號，則混頻器件輸出電流中將出現(xiàn)眾多組合頻率分量，若p,q的值滿足，考慮到關(guān)系，p=0,q=1時，稱為中

29、頻干擾，對于這種干擾信號，混頻器起到了中頻放大器的作用，具有比有用信號更強的傳輸能力；p=1,q=1時，稱為鏡像頻率干擾，為關(guān)于的鏡像。如圖4.15-1所示：圖4.15-1鏡像頻率干擾示意圖鏡像抑制的方法：1、 高中頻方案：將中頻選在高于接收頻段的范圍內(nèi)，由于中頻很高，鏡像頻率干擾的頻率遠高于有用信號頻率，混頻前的濾波電路很容易抑制鏡頻。2、 采用二次混頻結(jié)構(gòu)。（如圖4.15-2所示）第一中頻選得很高240MHz，可以在第一混頻器前有效地將鏡頻濾除。第二中頻選得低為10.7MHz，中頻放大器容易實現(xiàn)高增益和高選擇性。圖4.15-2 二次混頻接收機組成方框圖題目16、三階交調(diào)查閱技術(shù)文獻，簡述形

30、成三階交調(diào)（互調(diào)）的基本原因，分析對接收機性能的影響。答：三階互調(diào)成因：當兩個信號在一個線性系統(tǒng)中，由于非線性因素存在使一個信號的二次諧波與另一個信號混頻后所產(chǎn)生的寄生信號。比如f1的二次諧波是2f1，他與f2產(chǎn)生了寄生信號2f1-f2和2f2-f1。由于一個信號是二次諧波（二階信號），另一個信號是基波信號（一階信號），所以稱之為三階互調(diào)。影響：接收機天線接收的眾多干擾信號強度往往大于有用信號，三階互調(diào)干擾信號頻率十分接近有用信號，將全部加到混頻器輸入端，產(chǎn)生三階互調(diào)失真。造成接收信號質(zhì)量下降、信號丟失（載波干擾比低于一定數(shù)值無法接通）、虛假信道繁忙、系統(tǒng)容量受限等影響。題目17、技術(shù)文獻查閱

31、1）調(diào)研國際上主要無線通信系統(tǒng)芯片廠家資料，并對各廠家在這一領(lǐng)域的基本情況進行簡述；2）重點對一個廠家的資料進行閱讀，列舉其主要的無線通信系統(tǒng)芯片；3）對某一個無線通信系統(tǒng)芯片認真研讀后，進行功能、性能分析、指標描述，并作簡單設(shè)計說明。答：1）高通（Qualcomm）是一家美國的無線電通信技術(shù)研發(fā)公司，成立于1985年7月，在以技術(shù)創(chuàng)新推動無線通訊向前發(fā)展方面扮演著重要的角色，以在CDMA技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位而聞名，而LTE技術(shù)已成為世界上發(fā)展最快的無線技術(shù)。已經(jīng)向100多位制造商提供技術(shù)使用授權(quán)，涉及了世界上所有電信設(shè)備和消費電子設(shè)備的品牌。美國高通公司正積極倡導全球快速部署3G、4G網(wǎng)絡(luò)、

32、手機的應(yīng)用。公司總部駐于美國加利福尼亞州圣迭戈市，高通公司業(yè)務(wù)涵蓋技術(shù)領(lǐng)先的3G、4G芯片組、系統(tǒng)軟件以及開發(fā)工具和產(chǎn)品，技術(shù)許可的授予，BREW應(yīng)用開發(fā)平臺，QChat、BREWChatVoIP解決方案技術(shù)，QPoint定位解決方案，Eudora電子郵件軟件，包括雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、無線咨詢及網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)等的全面無線解決方案，MediaFLO系統(tǒng)和GSM1x技術(shù)等。美國高通公司擁有所有3000多項CDMA及其它技術(shù)的專利及專利申請。高通已經(jīng)向全球125家以上電信設(shè)備制造商發(fā)放了CDMA專利許可。驍龍（Snapdragon）是高通公司（Qualcomm）推出的高度集成的“全合一”移動處理器系列平

33、臺，覆蓋入門級智能手機乃至高端智能手機、平板電腦以及下一代智能終端。2012年2月20日，高通正式將Snapdragon系列處理器的中文名稱定為“驍龍”。2014年2月高通公司發(fā)布了兩款最新的64位移動系統(tǒng)芯片驍龍610和615。聯(lián)發(fā)科 臺灣聯(lián)發(fā)科技股份有限公司（MediaTek.Inc）是全球著名IC設(shè)計廠商，專注于無線通訊及數(shù)字多媒體等技術(shù)領(lǐng)域。其提供的芯片整合系統(tǒng)解決方案，包含無線通訊、高清數(shù)字電視、光儲存、DVD及藍光等相關(guān)產(chǎn)品。臺灣聯(lián)發(fā)科技于2010年7月12日正式加入由谷歌為推廣Android操作系統(tǒng)而發(fā)起的“開放手機聯(lián)盟”，并將打造聯(lián)發(fā)科“專屬的Android智能型手機解決方案”

34、。聯(lián)發(fā)科技提供創(chuàng)新的芯片系統(tǒng)整合解決方案，包括光儲存、數(shù)字家庭(含高清數(shù)字電視、DVD播放器及藍光播放器)及移動通訊等產(chǎn)品，為全球唯一橫跨信息科技（IT）、消費性電子及無線通訊領(lǐng)域的IC設(shè)計公司，同時也是全球前10大和亞洲第1大的IC設(shè)計公司。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新，聯(lián)發(fā)科技已成功在全球半導體供應(yīng)鏈中，尤其是在中國臺灣地區(qū)的移動通信產(chǎn)業(yè)具有領(lǐng)導地位。 飛思卡爾半導體(Freescale Semiconductor)是全球領(lǐng)先的半導體公司，全球總部位于美國德州的奧斯汀市。專注于嵌入式處理解決方案。飛思卡爾面向汽車、網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)和消費電子市場，提供的技術(shù)包括微處理器、微控制器、傳感器、模擬集成電路和連接

35、。產(chǎn)品范圍：8位微控制器（單片機）、16位微控制器（單片機）、32位ARM Cortex-M架構(gòu)微控制器（單片機）Kinetis系列、與ARM Cortex-A架構(gòu)i.MX系列處理器、Power Architecture/PowerQUICC、高性能網(wǎng)絡(luò)處理器、高性能多媒體處理器、高性能工業(yè)控制處理器、模擬和混合信號、ASIC、CodeWarrior開發(fā)工具、數(shù)字信號處理器與控制器、電源管理、RF射頻功率放大器、高性能線性功率放大器GPA、音視頻家電射頻多媒體處理器、傳感器。Kinetis ARM Cortex-M微控制器Kinetis 是飛思卡爾32位微控制器/單片機，基于ARMCortex

36、-M0+和M4內(nèi)核。Kinetis包含多個系列的MCU，它們軟硬件互相兼容，集成了豐富的功能和特性，具有出類拔萃的低功耗性能和功能擴展性。Kinetis W系列/MKW（無線互聯(lián)，Cortex-M4/M0+產(chǎn)品）飛思卡爾的射頻產(chǎn)品組合非常豐富，主要應(yīng)用于無線基礎(chǔ)設(shè)施、無線個人局域網(wǎng)、通用放大器、廣播、消費電子、醫(yī)療、智能能源、軍事和工業(yè)市場等。我們引領(lǐng)射頻技術(shù)的發(fā)展，并將繼續(xù)成為利用最新技術(shù)開發(fā)具有極高性能的高質(zhì)量、高可靠性產(chǎn)品的領(lǐng)導者。 三星半導體 Nordic2）聯(lián)發(fā)科2012年12月，聯(lián)發(fā)科技發(fā)布全球首款四核智能機系統(tǒng)單芯片MT6589，系統(tǒng)優(yōu)化達到性能與功耗的平衡，大幅提升用戶體驗。2

37、013年5月，聯(lián)發(fā)科技發(fā)布世界首款采用28納米制程的入門級雙核MT6572，SoC高度整合WiFi、FM、GPS以及藍牙功能。 2013年7月，聯(lián)發(fā)科技發(fā)布改進型四核MT6582，首度將TD-SCDMA及WCDMA雙模整合在同一單芯片中；與MT6589相比，MT6582在提升綜合性能的同時大大降低了生產(chǎn)成本。 2013年11月21日，聯(lián)發(fā)科技發(fā)布全球首款八核芯片MT6592，華為、酷派、TCL、北斗青蔥等國內(nèi)知名手機廠商已明確采用。同時浮出水面的還有聯(lián)發(fā)科最強四核MT6588。聯(lián)發(fā)科似乎已開始切入以往被高通占領(lǐng)的中高端手機芯片市場。5 2014年2月11日，聯(lián)發(fā)科正式發(fā)布了全球首款支持4G L

38、TE網(wǎng)絡(luò)的真八核處理器MT6595，該芯片采用四核Cortex-A17以及四核Cortex-A7的大小核方案。2014年2月24日，聯(lián)發(fā)科發(fā)布了旗下64位LTE單芯片四核解決方案MT6732，該芯片基于ARM Cortex- A53架構(gòu)，主頻為1.5GHz，這是繼蘋果A7、高通驍龍410后的第三款64位移動處理器。8 2014年2月25日，聯(lián)發(fā)科又發(fā)布了更強悍的MT6752，同樣基于64位ARM Cortex- A53架構(gòu)，而且是實打?qū)嵉陌撕颂幚砥?，主頻達到2GHz，商用時間在第三季度。9 2014年3月，聯(lián)發(fā)科發(fā)布了全球首款六核芯片MT6591，定位介于MT6588、MT6592之間。10

39、2014年7月15日，聯(lián)發(fā)科在正式發(fā)布了全球首款采用A17核心的8核4G單芯片解決方案(SoC)MT6595，MT6595的安兔兔跑分成績高達47000分以上，是迄今為止得分最高的智能手機處理器之一。 2015年2月6日，聯(lián)發(fā)科正式發(fā)布首款支持CDMA制式SoC-MT6753、MT6735.，有望大力推進電信手機的發(fā)展。3）無線通信芯片NRF24L01芯片簡介：NRF24L01是NORDIC公司生產(chǎn)的一款無線通信通信芯片，采用 FSK 調(diào)制，內(nèi)部集成 NORDIC自己的 Enhanced Short Burst 協(xié)議?？梢詫崿F(xiàn)點對點或是1對6的無線通信。無線通信速度可以達到 2Mbps。NOR

40、DIC 公司提供通信模塊的 GERBER 文件，可以直接加工生產(chǎn)。嵌入式工程師或是單片機愛好者只需要為單片機系統(tǒng)預(yù)留 5個GPIO，1個中斷輸入引腳，就可以很容易實現(xiàn)無線通信的功能，非常適合用來為MCU系統(tǒng)構(gòu)建無線通信功能。1 NRF24L01 功能框圖Fig.1 NRF24L01 BLOCK DIAGRAMNRF24L01 的框圖如 Fig.1 所示，從單片機控制的角度來看，我們只需要關(guān)注 Fig.1 右面 的六個控制和數(shù)據(jù)信號，分別為 CSN、SCK、MISO、MOSI、IRQ、CE。CSN：芯片的片選線，CSN 為低電平芯片工作。 SCK：芯片控制的時鐘線（SPI 時鐘） MISO：芯片

41、控制數(shù)據(jù)線（Master input slave output） MOSI：芯片控制數(shù)據(jù)線（Master output slave input）IRQ：中斷信號。無線通信過程中 MCU 主要是通過 IRQ 與 NRF24L01 進行通信。CE： 芯片的模式控制線。 在 CSN 為低的情況下，CE 協(xié)同 NRF24L01 的 CONFIG 寄 存器共同決定 NRF24L01 的狀態(tài)（參照 NRF24L01 的狀態(tài)機）。2 NRF24L01 狀態(tài)機NRF24L01 的狀態(tài)機見 Fig.2所示，對于 NRF24L01 的固件編程工作主要是參照NRF24L01 的狀態(tài)機。主要有以下幾個狀態(tài)Power

42、Down Mode：掉電模式 Tx Mode：發(fā)射模式Rx Mode：接收模式Standby-1Mode：待機 1 模式Standby-2 Mode：待機 2 模式 上面五種模式之間的相互切換方法以及切換所需要的時間參照 Fig.2。 Fig.2 NRF24L01 State Machine 對 24L01 的固件編程的基本思路如下：1） 置 CSN 為低，使能芯片，配置芯片各個參數(shù)。（過程見 3.Tx 與 Rx 的配置過程）配置參數(shù)在 Power Down 狀態(tài)中完成。2） 如果是 Tx 模式，填充 Tx FIFO。3） 配置完成以后，通過 CE 與 CONFIG 中的 PWR_UP 與 P

43、RIM_RX 參數(shù)確定 24L01要切換到的狀態(tài)。Tx Mode：PWR_UP=1;PRIM_RX=0;CE=1 (保持超過 10us 就可以)；Rx Mode:PWR_UP=1;PRIM_RX=1;CE=1;4) IRQ 引腳會在以下三種情況變低：Tx FIFO 發(fā)完并且收到 ACK（使能 ACK 情況下）Rx FIFO 收到數(shù)據(jù) 達到最大重發(fā)次數(shù)將 IRQ 接到外部中斷輸入引腳，通過中斷程序進行處理。3 Tx 與 Rx 的配置過程本節(jié)只是敘述了采用 ENHANCED SHORT BURST 通信方式的 Tx 與 Rx 的配置及通信 過程，熟悉了 24L01 以后可以采用別的通信方式。3.1

44、 Tx 模式初始化過程初始化步驟24L01 相關(guān)寄存器1）寫 Tx 節(jié)點的地址TX_ADDR2）寫 Rx 節(jié)點的地址（主要是為了使能 Auto Ack）RX_ADDR_P03）使能 AUTO ACKEN_AA4）使能 PIPE 0EN_RXADDR5）配置自動重發(fā)次數(shù)SETUP_RETR6）選擇通信頻率RF_CH7）配置發(fā)射參數(shù)（低噪放大器增益、發(fā)射功率、無線速率）RF_SETUP8 ) 選擇通道 0 有效數(shù)據(jù)寬度Rx_Pw_P09）配置 24L01 的基本參數(shù)以及切換工作模式CONFIGTx 模式初始化過程1）寫 Tx 節(jié)點的地址 TX_ADDR2）寫 Rx 節(jié)點的地址（主要是為了使能 Au

45、to Ack）RX_ADDR_P03）使能 AUTO ACKEN_AA4）使能 PIPE 0EN_RXADDR5）配置自動重發(fā)次數(shù) SETUP_RETR6）選擇通信頻率 RF_CH7）配置發(fā)射參數(shù)（低噪放大器增益、發(fā)射功率、無線速率）RF_SETUP8）選擇通道 0 有效數(shù)據(jù)寬度Rx_Pw_P09）配置 24L01 的基本參數(shù)以及切換工作模式 CONFIG。 3.2 Rx 模式初始化過程初始化步驟24L01 相關(guān)寄存器1）寫 Rx 節(jié)點的地址RX_ADDR_P02）使能 AUTO ACKEN_AA3）使能 PIPE 0EN_RXADDR4）選擇通信頻率RF_CH5) 選擇通道 0 有效數(shù)據(jù)寬度

46、Rx_Pw_P06）配置發(fā)射參數(shù)（低噪放大器增益、發(fā)射功率、無線速率）RF_SETUP7）配置 24L01 的基本參數(shù)以及切換工作模式CONFIGRx 模式初始化過程： 初始化步驟24L01 相關(guān)寄存器1）寫 Rx 節(jié)點的地址 RX_ADDR_P02）使能 AUTO ACKEN_AA3）使能 PIPE 0 EN_RXADDR4）選擇通信頻率 RF_CH5) 選擇通道0有效數(shù)據(jù)寬度Rx_Pw_P06）配置發(fā)射參數(shù)（低噪放大器增益、發(fā)射功率、無線速率）RF_SETUP7）配置 24L01 的基本參數(shù)以及切換工作模式 CONFIG。 附錄圖1.3-1源程序：clear all;a =1.0000e-

47、03SNR_dB=-6:0.3:20;SNR=10.(SNR_dB./10);SNR2=a.2./(2*SNR);for i=1:length(SNR_dB) ask_pe=0.5*erfc(sqrt(a.2./(8*SNR2); fsk_pe=0.5*erfc(sqrt(a.2./(4*SNR2); psk_pe=0.5*erfc(sqrt(a.2./(2*SNR2); dbpsk_pe=erfc(sqrt(a.2./(2*SNR2);endsemilogy(SNR_dB,ask_pe,r);hold on;semilogy(SNR_dB,fsk_pe,g);hold on;semilogy(SNR_dB,psk_pe,b);hold on;semilogy(SNR_dB,dbpsk_pe,k);hold on;grid on;legend(相干2ASK,相干2FSK,相干BPSK,相干DBPSK);axis(-6,20,1/1e7,1);xlabel(r(dB);ylabel(Pe);圖2-51源程序：clear;fs=1e6; t1=0:1/fs:0.1; %計算時間范圍 ft=square(2*pi*100*t1,50); subplot(2,1,1);plot(t1,f