tag 标签: 卫星通信

相关帖子
相关博文
  • 2022-6-15 14:58
    0 个评论
    ​ ​ 编辑 概述 通用软件无线电外设(USRP)设备是用于射频应用的软件定义无线电 (SDR),USRP收发器可以发送和接收低于6GHz的射频信号,可以广泛应用于多种应用中,包括5G无线通信研究、雷达探测、算法开发等,来进行对无线信号传输和接收分析。 但USRP无法支持商业化的更高频率的5G毫米波通信技术,购买一台新的毫米波仪器是非常昂贵的,所以需要考虑是否可以将现有的USRP进行升级,让现有的USRP用户,可以继续使用原有的软件开发资源。 ​ 编辑 毫米波仪器的高成本和获取难度对其研究构成了障碍,虹科USRP毫米波解决方案可以解决这一问题。通过使用现有的低频仪器升级到毫米波解决方案,毫米波研究人员可以用经济的成本和更短的时间帮助推动和实现毫米波5G通信的全面普及。 如下图所示,一个完整的毫米波系统分为三部分,分别是基带、上下变频器和波束成形器。与sub 6通信系统不同,波束成形器已集成到整个通信系统架构中,因为当使用毫米波频段作为通信频率时,信号在空中衰减非常快,这就需要使用波束成形技术来增加信号强度,因此,波束成形器是毫米波通信的必要组成部分。 ​ 编辑 波束成形器也称为封装天线(AiP),它是一种可以在特定方向上进行波束成形的天线,通常包含了阵列天线、PA、LNA、开关和移相器。根据电磁波理论,通过调整天线元的相位输出,可以在特定方向产生最大的电磁波能量传输,这就是波束成形的原理,如下图所示。 ​ 编辑 将下图USRP架构图和前面的毫米波系统架构图进行对比,可以发现USRP能够作为一个完整的基带硬件使用,此时USRP的RF端口就是毫米波仪器的中频(IF)端口。使用虹科TMKTEK UD Box 5G作为辅助上下变频器,经过中频信号到毫米波频段的上下变频,再加上波束成形器,就构成了完整的毫米波硬件架构。 ​ 编辑 但仅有的功能是不够的,还需要确认毫米波系统收发端的信号质量,以确保它可以用于各种场景中,这里需要使用误差矢量幅度(EVM)作为信号质量指标。EVM用于量化无线电发射器或接收器性能,由理想发射器发送或由接收器接收的信号将在理想位置具有星座点。然而,各种问题都可能导致实际星座点偏离理想位置,EVM是衡量偏离理想位置多远的指标,噪声、失真、杂散信号和相位噪声都会降低EVM,因此,EVM提供了无线电接收器或发射器全方位的质量测量。 解决方案 根据前面提到的概念,将所使用USRP和虹科上/下变频器进行构建和测试。如下图所示: ​ 编辑 硬件安装 虹科双通道上/下变频器有4个端口,两个IF和两个RF端口。这里把USRP射频看成一个中频信号,所以将USRP的发射端和接收端分别接在UD Box 5G的IF口上。由于UD Box 5G是双向的,所以无需关注哪个端口连接Tx,哪个端口连接Rx。 ​ 编辑 接下来,将UD Box 5G的两个RF端口连接到波束成形器上,完成基本的硬件架构连接,最后,将二者连接到计算机上,如下图所示,可以下载并安装配套软件,来通过GUI来配置设置。 ​ 编辑 软件安装 下载控制软件并进行安装,安装完成后继续配置硬件设备,不需要运行多个配置窗口,因为软件可以控制和配置多个UD Box设备。点击“Scan Local Device”中的UD Box图标,进入UD Box 5G的配置设置。 需要确认信号亮红灯,表示UD Box 5G的PLL被锁定,然后配置RF频率、IF频率(USRP的收发器频率)、LO频率(这里可以选择 High-Side injection (HIS) 或 Low-Side injection (LSI) ①)和带宽②,然后保存配置。 注: ① 由于LO和RF的频率范围均为24-44GHz,当RF设置为最大值和最小值时,可能只能使用单侧注入; ② 此设置帮助我们计算是否会出现谐波干扰,出现干扰时会以黄色字体表示警告; ③ UD Box 5G高级设置——参考源:100 MHz时钟源,通道控制:开/关,参考控制:时钟开/关,输出电压:开/关。 ​ 编辑 测试 首先启动USRP收发器,以查看集成上下变频器和波束成形器后的信号质量,运行LabVIEW,在项目名称“LTE Design USRP RIO v19.5”下创建一个模板,然后单击创建。 ​ 编辑 在出现的LTE Application Framework操作界面里设置USRP“RF TX Power”为5dBm,经过上下变频器的信号衰减、波束成形器的信号增益、空中衰减后,信号强度约为35dBm,星座图和EVM都表明信号强度良好。 一旦测量并确认信号准备就绪,就可以控制波束成形器的波束成形角度,观察并记录信号强度和EVM的变化。这里的初始状态,发射器和接收器之间的夹角为0°,GUI也设置为0°。 ​ 编辑 如果将发射器转动-30°,会发现信号强度变弱,EVM也变差: ​ 编辑 这是因为发射端的能量没有指向接收端,不是无线通信的理想状态。使用波束形成器改变发射机的发射角度,将信号强度和EVM测量恢复到原始信号质量: ​ 编辑 总结 通过这个简单的测试,证明了这样的毫米波升级方案是可行的,并且具有良好的信号质量。此外,还可以使用波束成形器改变角度来提高无线通信的质量,可以利用这套毫米波设备来模拟5G通信可能遇到的问题,比如波束管理、波束算法、信道噪声等。 ​
  • 热度 1
    2022-6-6 09:31
    372 次阅读|
    0 个评论
    卫星通信中的Ka-波段 在全球范围内,日益增长的对地面有线和无线域中更多带宽的需求,和对无处不在的宽带网络访问的需求给卫星网络运营商带来了巨大的挑战和机遇。在重新分配频谱以支持更多无线宽带接入的同时,卫星运营商将提高更高频带频谱的利用率,并引入新的调制方案以能够为未来的宽带服务增加带宽,这样,卫星网络就可以在下一代全球融合通信网络中发挥关键作用。 与所有其他网络相比,卫星网络的内在优势在于它们可以通过可扩展、固定甚至移动的服务,随时随地寻址所需地理位置。仅在广播中使用的卫星网络已经开始涌现到通用且可扩展的媒体和宽带服务网络中,然而,当涉及到高效和可靠的传输时,更高的频段(例如Ka频段)将面临技术挑战,关键是要进行24/7的运营,以确保高度可靠的服务。 Ka-波段的雨衰 如今,Ka频段在卫星通信中的作用逐渐变得更为重要,然而,在较高的频率下,电磁波的吸收会增加,这可能会导致服务中断以及下雨时性能的下降。在大气损耗高的情况下,诸如自适应波形技术或自适应功率控制技术之类的常规衰落余量方法不足以进行补偿,相对来说,只有地面站的空间分集配置才能提供适当的故障安全解决方案。 地面站空间分集技术 为了减少不利天气条件的影响,将用于双向信号传输的两个天线站点与一个主天线和一个备用/分集天线配置链接在一起。主天线和备用天线之间相距数公里,以确保它们有不同的天气条件,当一个站点遇到雨水或环境湿度非常高并检测到链路性能下降时,预设算法将触发切换到仍然在晴朗天气下的另一个站点。 挑战 主站点和备用站点之间的距离通常大于30公里,这需要: RFoF分配系统保障信号完整性; 延迟实现精确的时间同步; 借助EDFA灵活地根据给定的网络条件增强信号; 通过不同大小和功能冗余以及矩阵交换机在同轴电缆上进行切换; 基于模块的系统的可扩展性; 借助复杂的界面可以在本地和远程进行轻松管理; 用于匹配配置的模块化构建块,可选的个性化定制。 链路冗余 信号链中所有关键系统中的冗余可以通过各种方式进行定制,包括1+1冗余和N+1冗余。 1+1冗余配置 该解决方案不仅提供了天线防雨衰保护,而且还提供了针对长距离信号链中风险(例如光纤损坏)或信号链中系统组件发生故障(偶发性)的保护。它还可以在整个生命周期中灵活且安全地更换组件,而不会中断任何信号。 使用这种配置,如果从不同站点到主站点的光纤都有进行维护,并且主天线站点同时发生雨衰(意味着同时发生两个故障),则仍然可以通过使用从不同站点到主站点的备用光纤路由,切换到备用的天线。 N+1冗余配置 按照最简单的定义,N+1基本上意味着对于关键系统的所有单个系统组件故障,都有一条备用链路,“N”代表运行信号传输系统所需的链路数,“+1”表示在任何主链接出现故障的情况下都有一个独立的备用链接。 如果在正常操作中,接收器侧N个主信道之一的RF电平下降到设定的RF阈值以下,它将命令发射机将该信道切换为冗余信道。 空间分集地面站的关键组件 RFoF子系统 多功能的虹科DEV7113机箱能够容纳多达16个DWDM光学发射模块,或多达20个光学接收模块。而虹科DEV7152户外机箱的开发旨在能够在恶劣的环境条件下提供最大的可靠性,EDFA光放大器模块可用于虹科机箱或1RU独立单元。为了确保及时同步,本地线路使用了一条延迟线,光纤或同轴电缆上实现了以太网链路来控制远程天线站点设备。 同轴电缆子系统:切换和分配 · 虹科通用切换平台具有最大的系统可用性和可靠性,虹科DEV 1953内最多可安装16个冗余开关系统,每个开关系统可根据信号类型设置自己的配置和切换模式。 · L波段矩阵通过各种模块和功能处理冗余和切换,具有“扇出”(分配)和“扇入”(组合)选项,它们都可以配置为所需的设定。 · RF分路器、放大器或合路器也用于分配和放大RF信号以补偿信号损失,并提供冗余功能以确保最大的正常运行时间。 解决方案 · 适用于光纤和同轴电缆领域的耐用、灵活和可扩展的天线分集系统 · 经过现场验证的端到端系统解决方案 · 射频性能高,距离远,易于管理 · 现场和远程监督/支持
  • 热度 1
    2022-6-2 09:19
    475 次阅读|
    0 个评论
    射频光纤传输 射频光纤传输(RFoF)是指射频模拟信号调制光源(激光器)并通过光纤链路传输的技术。使用RFoF技术,高频大带宽可以以极低的损耗和对信号完整性影响最小的方式分布在长距离上。 普通卫星通信中使用的大带宽频谱通常指C、Ka和Ku波段。天线接收频率高于6GHz来自卫星的信号,然后通常在LNA之后,这些接收信号被下变频到L波段(850-2450 MHz)的中频。虹科拥有经过现场验证的L波段系统,不仅适用于RFoF解决方案,还适用于射频矩阵、冗余开关和射频分配设备。 现在,同轴射频传输是有线网络中传输射频信号的唯一选择,L波段在地面段的普遍使用是时代遗留的产物。当然,当谈到同轴分布时,由于对更高频率的高度关注,中频应尽可能保持在较低水平,但如今几乎所有大型远程传送的基础设施都已经是基于光纤的,这就需要讨论在光纤链路上承载更高频率。 宽带射频光纤传输系统 利用先进的通信技术,光纤可以在其频带内高效地远距离传输模拟信号,而无需对高频进行下变频。从天线站点进行传输,无需从/到L波段进行上/下变频,可防止由于本地振荡器和混频器元件引起的任何失真而导致的潜在信号衰弱,这是因为信号链中的组件较少,提高了整个系统的可靠性。 这种直接微波传输可以实现并简化长距离天线分集、下变频和解调的分离和集中以及级联调制器拓扑等应用。例如,对于上行链路,可以实现将调制器和本地振荡器放置在天线远程应用中的不同位置。 在谈到光纤上的直接微波传输时,面临的挑战将是提供高动态范围和低噪声RFoF系统。凭借在高达18GHz射频分配系统方面的专业以及RFoF系统虹科OpDistribution在设计上的灵活性,虹科能够提供大于6GHz的光纤链路(光发射机和接收机),它可以是6GHz的C波段天线或18GHz的Ku波段天线的直接传输。 允许可用于室内和室外的复杂的交换、冗余配置和长达500公里的远程信号传输。虹科OpDistribution系列具有多种多样的光纤传输和信号分配模块,用于交换、拆分、CWDM/DWDM、冗余路由等。虹科OpDistribution平台和系统被部署在100多个国家,用于高性能射频分配。 最多可容纳40个信号的用于光发射器或接收器模块的20个插槽 用于接收/发送1+1冗余/N+1冗余(N=4、8、12或16) 高达8-16个通道的CWDM/高达49个通道的DWDM 多路复用器/解复用器和分光器 EDFA与延迟线选择 光转换器的以太网选项 电源冗余 Web界面/SNMP支持 除了传输非下变频信号的无限可能性和优点之外,随着全球5G的推出,新的频率分配计划得到了推动,对地面段更高频谱的需求比以往任何时候都更高。为了跟随甚至是引领这些部署,虹科提供了建立在成熟的开发平台上,并与现有的虹科机箱完全兼容高达18GHz的宽带RFoF系统。
  • 2022-5-12 09:22
    182 次阅读|
    0 个评论
    介绍 系统或信号链路的功率是保证可靠信号完整性和足够信噪比的主要指标之一。在信号链中,每个设备的工作情况都取决于前一个设备是否提供了适当的信号电平,如果水平过高,将会出现非线性性能,或者在最坏的情况下,设备将会受损,而如果电平过低,载波信号可能会丢失。 在直流应用中,甚至在低频情况下,都需要进行电压和电流测量以计算功率。然而,由于驻波等效应,如果电压和电流沿电缆变化,这种测量无法获得可靠的结果,但功率是始终保持不变的,因此对于判断高频传输线非常有用。 单位 为了同时处理非常大和非常小的功率电平,使用了对数来进行数据处理。dB是两个功率比率的对数,它表示相对功率。同时为了获得绝对值,以1mW为参考,得到以dBm为单位的结果,或相对于1mW的dB。 如何测量 在很多应用中,信号不仅在频率上被调制,在振幅和其他方面也会被进行调制(即使是脉冲信号也会如此),因此,通常选择测量信号的平均功率。 信号的功率可以通过各种不同的仪器来进行测量,频谱分析仪和网络分析仪均可用于进行功率测量。然而这些设备的工作频率是有选择性的,频谱分析仪只能在配置的带宽内进行功率测量,而射频功率计则可以测量整个频率范围的功率,包括所有的载波、谐波等。 为了在宽带上进行这些测量,通常使用特定的传感器,最常见的类型是二极管检波器。检波器基本上由一个线路终端组成,该终端具有与系统相对应的阻抗,二极管用于校正信号,旁路电容用于消除通过二极管的任何高频信号,整流后的信号可以通过模数转换器来接收。 大多数产品都有内置的射频感应功能,可以测量整个带宽上的累积射频功率,这个数据是向M&C系统发送警报或完全自主执行冗余切换的质量指示,这一功能通过将信号从主传输路径耦合出来,并将其馈送至内置射频功率检测器IC来实现。该芯片基于与二极管检测器相同的原理,耦合器和传感器针对各自的频带进行调谐,以确保在使用的整个频谱上进行测量。 由于光传输线路中的功率测量更具挑战性,因此通常选择测量这一系列的电气数据。例如,在通用光传输卡上,会感应到输入信号,而在接收卡上,会检测到外部边界信号,这会将测量转移到信号流的电气数据部分,从而更容易进行测量。 功率感测指示 在设备中,为每个通道设置阈值水平,如果阈值电平不足,则LED灯变为红色,并同时触发报警或自动切换至备用信号。在实际应用中,当施加信号时,在信号电平的中间设置阈值电平和信号失败时的信号电平可以确保可靠地切换和监控。 注意 射频应用中的功率通常是在一定时间内直接测量的; 单位dBm使用对数计算,与1mW有关; 频谱分析仪和网络分析仪测量窄带段的功率,虹科DEV中的功率计和IC测量的是宽频段; 测量的是电功率,而不是光功率,电信号的测量相对而言更容易执行。
  • 热度 9
    2015-1-14 09:27
    486 次阅读|
    0 个评论
           日前,广州程星通信科技有限公司在原有技术的基础上,创新性的提出了3D微波技术理念,该技术克服了传统的平面合成损耗高、体积大的缺点,首先将输入的微波信号转换成空间分布的场结构,然后通过分布在空间场内的三维天线阵列将能量传送给场内的三维芯片阵列,再通过一个对称的天线阵列将放大后的信号合成到输出端。由于天线阵列并行分布在空间场内,并不随着单元数量增加而增加,因此保证了很高的合成效率,可以高达90%以上。同时,产品结合了三维分布结构紧凑的优点,充分利用了波导内的空间,实现了模块的小型化。此外,采用3D微波技术开发的功率放大器和变频模块具有体积小,重量轻和效率高等优点,更适合新型卫星通信系统的应用,因此在同类产品中具有明显的优势。3D微波技术的成功运用使得程星通信团队的产品在多项性能指标上都优于各大国际知名品牌。   程星通信3D微波技术采用三维天线阵列技术   空间合成半导体放大器的优势          程星通信的卫星通信产品团队是广东省引入的省级优秀创新团队,由在美国知名企业担任研发核心的国家“千人计划”专家贾鹏程博士领衔,带领多名海归和清华大学的校友,致力于开发基于空间合成技术的卫星通信核心部件。团队掌握完整的核心技术,并且广东省投入上千万进行产业扶植资助,已经自主建设了高端微波功率放大器生产线,产品达到国际领先水平,并且已经为国内多家知名企业所使用,受到广泛好评。         团队领军人是宽带高功率空间合成技术的发明人,其研发的空间合成核心技术为美国知名卫星通信设备供应商所采用,并且迅速成为业界最有竞争力的革命性产品,也使该公司成为微波通信领域最为知名的品牌。程星通信团队为了响应中国建设现代化高科技产业的目标,通过“千人计划”和广东省优秀创新团队等国家级和省级科技扶植项目的指引,在广州组建了卫星通信研发和产业化团队,大力发展全国产化的高端卫星通信产品。
相关资源