中远距离无人机无线通信系统框图及解说(二).doc

中远距离无人机通信系统框图及解说（二） 目前市场无人机的常用无线通信系统框图： 目前市场无人机一般用得最多的是用两个IC构成的数据链系统，每个IC内部就包含了接收和发射，即双向系统，例如NRF24L01或者类同的国产IC。稍微高级一些的需要传图像，由于传输速率超过3Mbps，用的基本都是WI—FI方案，然后加PA。对抗干扰指标无要求，基本上无抗镜像干扰、中频干扰能力。这就是目前普通无人机容易受干扰，容易失控掉落的原因。 另外，采用2.4G和5.6G的微波载波通信系统，对于低空非视线内的通信有盲区，不适合丘陵地区的低空飞行和快递运输。波长越短，绕射能力就越差！ 上述这些都是短距离无人机无线通信系统。 中远距离无人机无线通信系统框图： 现在大家都在讲速度，都想挣快钱，讲效率当然好，不过做事需要把握好分寸，讲究质量，要把基础打好，教育系统特别应该注意，不要‘欲速不达’。基础好，质量才可能好。 框图解说： 无线通信系统中的接收机 评估接收机性能的三大指标： 灵敏度 选择性 基带保真度 灵敏度----脱离了“选择性”去追求灵敏度是没有意义的。有经验的资深射频工程师可能会注意到，单片接收机的测试灵敏度很高，但是在实际应用时效果却很差，在城市中特别明显。而一些国外带分立件接收机的接收机虽然测试灵敏度不高，使用效果却非常好，距离远而且非常稳定。为什么？这是因为测试灵敏度时，信号源与接收机是通过电缆连接的，外界的干扰被电缆屏蔽掉了，这个灵敏度是脱离了“选择性”的，意义不大。增加了高频带通、中频带通滤波器的接收机，由于带通滤波器的插入损耗，测试灵敏度会低一些，但是实际应用的效果会好很多。 现在国内的大多数无线通信设计工程师，由于在学校学不到相关知识，只能等待半导体生产商提供现成的集成电路接收机。但是，由于半导体集成电路受材料和内部空间的限制，目前还不远远可能做出与分立件带通滤波器相似的效果。这种等待是没有意义的。 一个产品，如果性能不如别人，就要被淘汰。 建议测试“相对灵敏度”指标，就是使用两个信号源，一个作为干扰源在相邻频道发射干扰信号，然后再测灵敏度。 选择性----无线通信设计工程师必须非常熟悉邻道选择性、镜像选择性、中频选择性、通带阻带抑制比，通带矩形系数对接收机性能有什么影响，熟悉电路中什么零件会影响邻道选择性、镜像选择性、中频选择性、通带阻带抑制比、通带矩形系数指标。也必须熟悉滤波器的匹配、损耗和平坦度。后面将对这些指标解说。由于半导体集成电路受材料和内部空间的限制，半导体单片接收机一般采用“零中频”方案，所以半导体单片接收机的镜像选择性是没有的，阻带的抑制也是非常非常的小，生产商一般不敢给出选择性指标。 基带保真度，这个指标主要受接收机的动态范围、线性指标、接收机的通带宽度、接收机的通带平坦度、解调失真度有关。 三大指标对接收机性能的影响： 灵敏度高，接收机接收小信号的能力就强，但是灵敏度是不能无限做高的，因为电磁波噪声也布满了空间。要提高有效灵敏度，必须要有很好的选择性。中远距离无人机的无线接收机，应该有高频带通滤波器、一中频带通滤波器、二中频带通滤波器，低频带通滤波器。基带保真度越高，接收机接收到的解调信号与发射端信号的一致性就高，对于数字信号，还可以通过软件（纠错编码）来提高基带保真度。 怎么提高接收机的性能？ 采用合适的滤波器。 采用合适的滤波器，可以将噪声压制，提高信噪比。也可以防止噪声正反馈造成自激振荡。 不同频率的多级中频放大器。 中频放大器频率过高，成本就高，中频放大器频率过低，就无法压制镜像干扰（集成单片接收机采用的都是低中频，所以做不出高性能），另外同频中频放大器增益太高会自激，应该采用异频（例如75MHz、10.7MHz）中放1和中放2. 采用低噪声高频放大器 为了降低本地噪声。 采用高增益定向天线 为了降低噪声。 精准的设计高频中频放大器的通频带 通频带宽了，背景噪声就大。通频带窄了，基带还原性就差，必须精准的设计高频中频放大器的通频带。 降低本振噪声和降低混频噪声。 为了降低本地噪声。 一个无线接收机，是不是有了高增益低噪声射频（微波）放大器和中频低频放大器，再加上完美的高频、中频带通滤波器就性能很好了呢？ 不是的，下面要提到的，是教科书上看不到的理念，有做出顶级无线通信机志向的同事们可以留意。 一般高性能的无线接收机，都有中频放大器，很可能是多中频放大器。每生成一个新中频，就需要一个本地振荡器，即： F（本振）-F（信号）=F（中频） 如果本地振荡器不干净，即不是单一的正弦波，掺杂了白噪声，就会在混频后变成和有用信号频率一样的背景噪声，顺利地通过后面的滤波器。 在多中频放大器中，由于本地振荡器比较多，滤除杂波的任务必须重视。 在MCU、PLL等