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最大程度扩大无线电动态范围的方法

作者:时间:2015-03-10来源:网络收藏

  大致来说,软件定义(SDR)是指信号链的一部分是软件的任何。具体来说,它会具有以下部分或全部特性:宽带、多频段、多模式、多 数据速率、软件可重新配置,并且其数字转换(接收或传输)会尽可能靠近天线。请注意,该描述也适用于现代信号(频谱)分析仪等RF仪器仪表。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/270765.htm

  一般认为是德克萨斯州加兰的E-Systems(现Raytheon)公司在1984年构建了第一台软件定义的基带接收器,而第一台软件定义的 基带收发器可能是WSC-3(v)9,由E Systems加利福尼亚州佛罗里达圣彼得堡分部在1987年为Patrick AFB设计的。1989年,Haseltine和Motorola c.又为Rome AFB开发出了更新的产品Speakeasy。现代的示例包括卫星和地面、军事联合战术系统(JTRS)以及几乎任何蜂窝或陆地移动无 线电终端或基站。

  从理论上来说,要使数字转换和信号处理正常工作,我们应该具有线性时不变系统,但实践告诉我们,将一系列模拟器件连在一起后就没有这么理想了。 不过,通过精心挑选元件和分布增益,您可以在保持灵敏度的同时最大程度地扩大SDR的。而且,无论SDR是通信接收器基站还是信号分析仪,都适用 相同的规则。

  在一些标准通信系统(例如,蜂窝系统)中,SDR在受控环境中工作,也就是说,标准阐明了针对接收器和发射器的要求,而载波则为标准增加了裕 量。在其他一些系统(如军事、业余和陆地移动无线电)中,环境不受控制,也就是说,最近的发射极可能就在隔壁,最远的可能刚好在视距的耳语范围内。

  因此,在开始设计之前,您需要先制定一份检查清单:

  ●标准有哪些要求?

  ●所需的最小和最大信号电平是多少?

  ●需要多少滤波?

  ●哪些图像滤波器、通道滤波器和抗混叠滤波器可用?

  ●滤波器中的群延迟是否会产生问题?

  ●您使用的是什么架构?零中频、单通道、双通道或三通道转换

  ●您目前如何生成正交信号?

  ●在模拟还是数字(IF采样)域中?

  选择ADC本身就值得讨论。ADC的可确定系统架构(反之亦然)。首先,我们要查看信号带宽和采样频率(准确的采用频率通常由时钟和/ 或帧速率等数字信号处理要求确定)。为了获得ADC的满量程SNR,尤其是对高输入频率采样时,能否生成足够良好的时钟,从而在不降低ADC的指定SNR 的情况下以所需的频率采样?要使系统成为线性时不变系统,ADC必须提供足以支持所需信号、干扰信号以及增加的裕量的,以支持信号衰落和AGC响 应时间。

  那么,多大的动态范围才够呢?性能最高的软件定义无线电(和RF实验室仪器)通常采用14至16位高速ADC,从而以尽可能高的频率对带宽高达 250 MHz的信号采样。为了按照标准(如802.11等字母数字组合)测试频带最宽的信号,行业偏向于使用14b AD9680等双通道高速ADC在I和Q带宽等于或高于500 MHz的基带中对I和Q信号进行正交采样。一些应用程序需要更小的动态范围,因此通常使用12b的GSPS ADC(如AD9625)来“抓取”带宽为500 MHz的频谱块,并使用集成数字下变频器来调低其基带频率。

  ADC的动态范围是模拟和数字滤波之间的基本权衡。更多的模拟滤波会缩小干扰信号的幅度以及ADC的所需范围,这就必须对所需的信号和干扰信号 进行数字转换以保持线性系统。但是,模拟滤波并不是理想的方式,它可能会出现群延迟和相位。在系统级别,模拟域的大量滤波操作也意味着可能要进行大量费用 高昂的机械屏蔽工作以保持滤波器隔离,并且可能需要在多个IF级联多个滤波器以最大程度地减少滤波器周围漏电的情况。相反,数字滤波器具有出色的形状因 子,没有漏电,其特性近乎理想,但需要提高ADC的动态范围以支持信号和干扰信号。

  孰优孰劣似乎显而易见,但您必须将接收器设计为可在所有工作条件下保持对ADC的线性输入。例如,这需要您将AGC的响应时间结合到ADC的裕量中,也就是说,允许特定数量的dB作为裕量以考虑AGC反应期间的输入信号变化,这样接收器不会因信号电平变化而出现过载。

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关键词: 无线电 动态范围

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