一种2.4G无线信号检测系统技术方案

本发明专利技术设计了一个2.4G信号检测系统，并在XilinxVirtex-7系列FPGA平台上实现，可用于无线局域网，蓝牙，ZigBee等无线网络中信号的频谱分析与干扰与共存性分析。本发明专利技术系统主要由2.4G信号的接收与解调，锁相环频率合成，双通道A/D转换，基带信号的FFT变换四个部分组成。具有抗干扰性强，频带利用率高的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号检测领域，特别是一种2.4G无线信号检测系统。
技术介绍
2.4G频段处于2.400GHz-2.485GHz之间，这个频段是国际规定的免费频段，无线局域网Wi-Fi(IEEE802.11b/IEEE802.11g)，蓝牙，ZigBee等无线网络均可工作在2.4GHz频段上。随着越来越多的公司生产使用2.4GHz频段的产品，部署的设备迅速增加，共享这一频带的射频技术与协议的数目也随之增加。所以工作在此频段的各种无线设备之间难免会出现干扰，即使是设备均运行良好并且在频带调节范围内运行，该频带中设备之间发生射频干扰的机会也是相当多的。这些干扰可导致数据包丢失、功耗增加以及网络性能下降。开发一个2.4G无线信号检测系统可对ISM频段的信号进行有效的频谱分析，可为该频段的干扰与共存性分析，无线网络优化，频谱管理等提供良好的支撑。另一方面，高频信号检测系统对数据采集采样精度、采样率和处理速度等指标要求较高。传统的信号检测系统往往采用单片机或数字信号处理器作为主控单元，基于单片机的数据采集系统由于单片机本身指令周期与速度的影响，其时钟频率较低，不能满足现代信号处理系统对数据采集的实时性与同步性要求。基于数字信号处理器DSP的数据采集系统虽然处理速度快，但受到串行指令流的限制，取样率仅能达到几MHz，仅能完成对数据流非常简单的运算，此外DSP频繁的中断会降低系统的效率。FPGA是FieldProgrammableGateArray的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。片内有大量的逻辑门和触发器，多为查找表结构，实现工艺多为SRAM，规模大，集成度高，处理速度快，执行效率高。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对上述存在的易发生干扰、始终频率较低的问题，提供一种2.4G无线信号检测系统。一种2.4G无线信号检测系统，包括解调芯片、频率合成芯片、滤波器和数模转换芯片。其中，解调芯片选用ADI公司提供的正交解调芯片ADL5380，频率合成芯片选择锁相环频率合成芯片ADF4350，滤波器采用巴特沃斯3阶无源滤波器。ADL5380覆盖400MHz～6GHz的射频范围，具有业界最高的动态范围以及最佳的线性指标，2500MHz时其二阶交调截点与三阶交调截点分别是31dBm和60dBm。频率合成芯片选择锁相环频率合成芯片ADF4350，频率合成器支持137.5～4400MHz范围内的连续调谐。片上VCO在2.1GHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-137dBc/Hz，在137．5MHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-155dBc/Hz。ADF4350内置的压控振荡器(VCO)可以覆盖2200～4400MHz的频率范围，提供两个射频输出端口，使用户可对输出功率进行数字编程。ADF4350的鉴相器中，基准频率倍频取1或0，基准频率分频器取1或0，10bit基准频率分频器，可取1~1023分频。基准频率采用26MHz的TCXO提供，ADF4350的鉴相频率可达32MHz。鉴相频率提高可以减小N分频器杂散，可以提高相位噪声指标，这里为了获得更好的相位噪声性能鉴相频率采用26MHz。这样，ADF4350的基准频率倍频器关闭（即D取0）、基准频率2分频器关闭（即T取0）、R分频器取1，则鉴相器工作频率Fpfd为26MHz。ADF4350的输出频率其中16bit预分频比值INT为16，当预分频计数器为4/5时可取23~65535，当预分频计数器为8/9时可取75~65535。MOD为小数分频模数，可取2~4056，FRAC为小数分频分子，可取0~MOD-1。X为射频输出分频器值，可取1/2/4/8/16。本专利技术采用超差外接收（差值100M），要求输出频率在2.500~2.583GHz，而VCO的震荡频率为2.2GHz~4.4GHz，射频输出X分频器取1。本专利技术频率步进为200KHz，因射频输出X分频器取1，所以内部VCO的频率步进=200k*X=200kHz。则：MOD=26M/200k=130.低噪声模式，三态输出，电流泵推拉电流设置为2.5mA。AD9862寄存器的配置，关闭发送通道电源，将TxPOWERDOWN设为0xOf；关闭接收通道B的电源，将RxPOWERDOWN设为Ox14，旁路接收通道B的输入缓冲电路，将RxB设为0xS0，旁路接收通道B的数据，将Digital设为0；为便于计算，数据格式采用二进制补码，将RxI/F设为Ox04；AD9862时钟采用外部输入，DLL输出为输入的2倍频，频率范围设置为“低”模式，elkout2输出与DLL输出一致。本专利技术的有益效果：由于采用了上述方式，简化了结构，抗干扰性强，频带利用率高。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图中标记：1-数模转换器、2-显示频谱、3-FFT、4-FPGA、5-ADF4350、6-ADL5380、7-2.4G频段信号。具体实施方式一种2.4G无线信号检测系统，包括解调芯片、频率合成芯片、滤波器和数模转换芯片。由于要接收的信号频段在2.400GHz~2.485GHz，所以在选择解调芯片时，应首先考虑其频率覆盖范围，然后是抑制干扰信号能力的大小以及线性度等因素。基于上述考虑，本专利技术采用ADI公司提供的正交解调芯片——ADL5380，采用ADL5380解调器，可以满足多种蜂窝和宽带无线数据系统要求。ADL5380覆盖400MHz～6GHz的射频范围，具有业界最高的动态范围以及最佳的线性指标。例如，在2500MHz时其二阶交调截点与三阶交调截点分别是31dBm和60dBm。卓越的线性指标、抑制干扰信号的超强能力与最小噪声的完美结合，使得ADL5380在复杂的现实干扰环境下能够保持最佳的接收机动态范围，对于直接变频接收机来说，这是一个重要的需求。除了高线性度，ADL5380还提供3～4dB的典型变频增益，有助于使接收机前端增益需求降至最低。解调的完成需要提供本振频率，本振的频率与信号频率相差100M，其变化范围在2.3G～2.585G。本专利技术采用锁相环频率合成芯片ADF4350，它是ADI公司生产的适合射频和微波电子系统中使用的频率合成芯片。这款完整的频率合成器支持137.5～4400MHz范围内的连续调谐。片上VCO在2.1GHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-137dBc/Hz，在137．5MHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-155dBc/Hz，这相当于2.1GHz频率下的综合均方根(RMS)相位误差为0.36°，137．5MHz频率下的综合均方根相位误差为0.02°。ADF4350内置的压控振荡器(VCO)可以覆盖2200～4400MHz的频率范围。另外，ADF4350提供两个射频输出端口，使用户可对输出功率进行数字编程。与其他同类产品不同，ADF435O支持整数N分频与小数N分频工作模式，允许通过软件控制方法确定最佳杂散与相位噪声性能，从而实现最佳的性能。此外，片上1/2/4/8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种2.4G无线信号检测系统，包括解调芯片、频率合成芯片、滤波器和数模转换芯片，其特征在于：所述的解调芯片采用正交解调芯片ADL5380，与频率合成芯片相连；所述的频率合成芯片选择锁相环频率合成芯片ADF4350与滤波器相连；所述的滤波器采用巴特沃斯3阶无源滤波器，与数模转换芯片相连。

【技术特征摘要】
1.一种2.4G无线信号检测系统，包括解调芯片、频率合成芯片、滤波器和数模转换芯片，其特征在于：
所述的解调芯片采用正交解调芯片ADL5380，与频率合成芯片相连；
所述的频率合成芯片选择锁相环频率合成芯片ADF4350与滤波器相连；所述的滤波器采用巴特沃斯3阶无源滤波器，与数模转换芯片相连。
2.根据权利要求1所述的一种2.4G无线信号检测系统，其特征在于：所述的解调芯片，ADL5380覆盖400MHz～6GHz的射频范围，射频为2500MHz时其二阶交调截点与三阶交调截点分别是31dBm和60dBm。
3.根据权利要求1所述的一种2.4G无线信号检测系统，其特征在于：所述的频率合成芯片，频率合成器支持137.5～4400MHz范围内的连续调谐，片上VCO在2.1GHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-137dBc/Hz，在137．5MHz工作频率、1MHz偏移处的相位噪声为-155dBc/Hz，压控振荡器可以覆盖2200～4400MHz的频率范围，提供两个射频输出端口。
4.根据权利要求3所述的一种2.4G无线信号检测系统，其特征在于：ADF4350的鉴相器中，基准频率倍频取1或0，基准频率分频器取1或0，10bit基准频率分频器，可取1~1023分频；基准频率采用26MHz的TCXO提供，相位噪声性能鉴相频率采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凌云，
申请(专利权)人：成都创客之家科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51