中頻數(shù)字化接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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軟件無(wú)線電是一種基于寬帶A/D器件、高速DSP芯片，以軟件為核心（Software-Oriented）的嶄新的體系結(jié)構(gòu)。其基本思想就是將寬帶A/D 盡可能地靠近射頻天線以便將接收到的模擬信號(hào)盡可能早地數(shù)字化，盡量通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)電臺(tái)的各種功能。通過(guò)運(yùn)行不同的算法，軟件無(wú)線電可以實(shí)時(shí)地配置信號(hào)波形，使它能夠提供各種話音編碼、信道調(diào)制、加密算法等無(wú)線電通信業(yè)務(wù)。我們知道信號(hào)失真是長(zhǎng)期困擾模擬處理的難題，如本振頻率漂移、相位噪聲、混頻產(chǎn)生的虛假信號(hào)、放大時(shí)產(chǎn)生的諧波以及互調(diào)、機(jī)內(nèi)噪聲等問(wèn)題。盡管設(shè)計(jì)人員想方設(shè)法，但結(jié)果并不能令人滿意，而軟件無(wú)線電技術(shù)簡(jiǎn)單有效地解決了這些問(wèn)題。在數(shù)字化之后，本振、混頻、放大、濾波都僅僅是數(shù)字運(yùn)算，不會(huì)產(chǎn)生諧波、互調(diào)等虛假信號(hào)。與傳統(tǒng)的模擬方式相比，軟件無(wú)線電具有靈活性、適應(yīng)性和開(kāi)放性等特點(diǎn)，被譽(yù)為無(wú)線電領(lǐng)域的又一次革命。
1 接收機(jī)總體設(shè)計(jì)
由于受器件水平的制約，直接對(duì)射頻采樣處理還有一定難度。在保留軟件無(wú)線電通用、靈活、開(kāi)放的前提下，采用了中頻數(shù)化方案[1]，整個(gè)接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
該接收機(jī)接收信號(hào)頻率范圍：10～100MHz，為防止頻譜混疊，前端電調(diào)諧濾波器分8段濾波器，由8031控制選用。第一本振LO1采用數(shù)字鎖相環(huán)產(chǎn)生所需頻率，通過(guò)預(yù)置，可產(chǎn)生正弦信號(hào)頻率范圍：1360～2350MHz，步進(jìn)值10Hz，電調(diào)諧濾波器與一本振互動(dòng)聯(lián)調(diào)?；祛l后，將信號(hào)通過(guò)一中心頻率為 1350MHz的帶通濾波器后，進(jìn)行二次混頻。第二本振LO2產(chǎn)生信號(hào)的頻率固定設(shè)置為：1371.4MHz，因此中頻信號(hào)為：21.4MHz，通過(guò) AGC控制輸出信號(hào)強(qiáng)度范圍為：-50～-10dBm/50Ω。
該單元是接收機(jī)的核心部件，主要完成幾種信號(hào)（AM、FM、SSB、CW、FSK、BPSK，QPSK）的解調(diào)工作，同時(shí)負(fù)責(zé)對(duì)模擬前端提供AGC控制用電平強(qiáng)度值和AFC控制用載波頻率誤差值。8031主控電路板則要為中頻數(shù)字化值單元提供：信號(hào)類型、中頻帶寬、AGC時(shí)間常數(shù)、BFO值、PSK信號(hào)波特率等控制命令。中頻數(shù)字化處理單元硬件系統(tǒng)大體構(gòu)成如圖2所示[1]。
2.1 數(shù)據(jù)采集部分
該部分電路主要由數(shù)控放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換器AD6640構(gòu)成，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)采集工作。固定增益放大器（18dB）的中頻輸入信號(hào)為：21.4MHz，-50～-10dBm/50Ω(0.7mV～70mV)，輸出為-38dBm～+2dBm/50Ω(2.8mV～0.4V)。 AD6640是AD公司生產(chǎn)的新一代模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，分辨率12bit，輸入動(dòng)態(tài)范圍±1V，采樣速度可達(dá)65Msps，在5V供是時(shí)功耗僅為710mW。注意A/D前采用固定增益放大電路，并不影響對(duì)模擬接收機(jī)的AGC輸出。因該放大電路的增益是已知的，檢測(cè)出信號(hào)電平后可以倒推出放大前的電平變化情況。至于采樣速率的確定，此處既可以采用過(guò)采樣又可以采用欠采樣技術(shù)。所謂欠采樣技術(shù)就是對(duì)于帶通信號(hào)（頻率范圍：fLffH）而言，抽樣頻率只要滿足：
2fH/K≤fs≤(2fL)/(K-1)
K 為整數(shù)且2≤K≤fH/(fH-fL),fH-fL≤fL）就可保證采樣后的頻譜不產(chǎn)生折疊。這對(duì)于減小運(yùn)算量是很有好處的，但對(duì)接收機(jī)抗混疊濾波器要求較高?？紤]到HSP50214B處理速率高速65MSPS，可以采用過(guò)采樣技術(shù)。根據(jù)理論上的ADC的信噪比計(jì)算公司：SNR=6.02M+1.7dB+ 10log10(fs/2fb)可知：抽樣速率每增加一倍，信噪比大約可提高3dB。因此，在速率允許的情況下，我們?nèi)詻Q定采用過(guò)采樣技術(shù)，采樣頻率 50MHz。
2.2 數(shù)字下變頻單元
評(píng)論