城市下水管道的建设伴随着城市的发展,下水管道的安全事故的增加,使下水管道监控设计成为热点。本文提出了基于LPWAN(低功耗广域网)的下水管道监控系统设计方案,该系统能够胜任对下水管道的智能监测任务。下水管道的监测系统涵盖多个模块,本论文对其中三个主要模块进行研究设计:传感器监测模块、前端设备通信模块和转发器。传感器模块基于MSP430进行开发设计,其主要功能是监测下水井中可燃、有毒有害气体、水位信息和下水井盖状态;前端设备通信模块的主要作用是将传感器采集的数据发送给转发器,并接收由转发器发来的工作指令,从而对传感器监测模式进行控制;转发器有两个作用:在接收信息过程中,转发器负责接收高频信号携带的传感器测量数据,并通过LTE模块把数据信息发送到网络;在发送命令过程中,转发器通过LTE模块接收来自监控中心的命令,并通过高频信号将命令发送到前端监测设备。设计了前端设备短波天线,采用电小环天线形式,天线直径为20cm,利用FEKO进行仿真设计。在回波损耗大于10dB的要求下,阻抗带宽为26.9-27.25MHz,并利用ADS仿真设计了电小环天线自适应阻抗匹配电路。用FEKO仿真研究了电小环天线在安装环境下的天线性能变化规律,从而得出前端设备的安装方案。设计了小型化转发器偶极子天线,利用FEKO进行天线辐射体仿真设计,并为该天线设计了馈电巴伦。设计了基于ADF4351芯片的本振频率源,本振频率源的频率为142.32MHz,频率稳定度高,相位噪声低。利用ADS仿真设计了三款滤波器,三款滤波器以巴特沃斯滤波器为原型,具有带内波纹小的特性。完成了收发机射频前端系统的搭建,系统的实测发射增益为15.26dB,接收增益为13.35dB。