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电路组件,计算和仿真工具,扩展了软件定义的无线电sdr的动态范围

粗略地说,软件定义无线电(SDR)指的是信号链中的一部分是软件的任何无线电。具体而言,它将具有以下一些或全部特征:宽带,多频带,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)将尽可能接近天线。请注意,此描述也适用于现代信号(频谱)分析仪和其他RF仪器。人们普遍认为,德克萨斯州Garland的E-Systems(现为Raytheon)在1984年制造了第一台软件定义的基带接收器,并且第一款软件定义的基带收发器可能是为Patrick AFB设计的WSC-3(v)9。于1987年由E Systems的加利福尼亚州圣彼得堡市的佛罗里达州分公司提供。 1989年,HaselTIne和Motorola c。为罗马空军基地开发了一种较新的广播产品Speakeasy。现代的例子包括卫星和地面无线电,军事联合战术无线电系统(JTRS),以及几乎任何蜂窝或陆地移动无线电终端或基站。从理论上讲,要使数字转换和信号处理正常工作,我们应该有一个线性时不变系统,但实践告诉我们,将一系列模拟设备连接在一起后,它并不是那么理想。但是,通过仔细选择组件和分布式增益,可以在保持灵敏度的同时最大化SDR的动态范围。此外,无论SDR是通信接收器基站还是信号分析器,都适用相同的规则。在某些标准通信系统(例如,蜂窝系统)中,SDR在受控环境中工作,也就是说,该标准阐明了对接收器和发送器的要求,而运营商为该标准增加了余量。在某些其他系统(例如军事,业余和陆地移动无线电)中,环境不受控制,也就是说,最近的发射机可能在隔壁,而最远的发射机可能正好在视线的耳语范围内。因此,在开始设计之前,您需要制作清单:& bull;。该标准有哪些要求? & bull;所需的最小和最大信号电平是多少? & bull;需要多少过滤? & bull;哪些图像滤镜,通道滤镜和抗混叠滤镜可用? & bull;滤波器中的群延迟是否会引起问题? & bull;您正在使用什么架构?零中频,单通道,双通道或三通道转换•您目前如何产生正交信号? & bull;在模拟或数字(IF采样)域中? ADC本身的选择值得讨论。 ADC的动态范围可以确定系统架构(反之亦然)。首先,我们需要检查信号带宽和采样频率(确切的频率通常由数字信号处理要求(例如时钟和/或帧频)确定。为了获得ADC的满量程SNR,尤其是在对高输入频率进行采样时,是否可以生成足够好的时钟以在所需的频率下采样,而又不降低ADC的规定SNR?为了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,干扰信号的动态范围,并提供更大的余量以支持信号衰落和AGC响应时间。那么,多少动态范围就足够了?最高性能的软件定义无线电(和RF实验室仪器)通常使用14至16位高速ADC来以最高可能的频率对带宽高达250 MHz的信号进行采样。为了按照标准(例如802.11和其他字母数字组合)测试具有最宽频带的信号,业界更喜欢使用双通道高速ADC(例如14b AD9680)在I / Q信号中可靠地执行I和Q信号。 I和Q带宽等于或高于500 MHz的基带。交叉采样。某些应用需要较小的动态范围,因此通常使用12b GSPS ADC(例如AD9625)来“捕获”数据。一个带宽为500 MHz的频谱块,并使用集成的数字下变频器降低其基带频率。 ADC的动态范围是模拟和数字滤波之间的基本权衡。更多的模拟滤波将减小干扰信号的幅度和ADC所需的范围,这要求对所需信号和干扰信号进行数字转换以保持线性系统。但是,模拟滤波不是理想的方法,它可能具有群延迟和相位。在系统级别,模拟域中的大量滤波操作也意味着可能需要进行大量昂贵的机械屏蔽工作才能保持滤波器隔离,并且可能需要在多个IF上级联多个滤波器,以最大程度地减少滤波器的周围环境。泄漏情况。相反,数字滤波器具有出色的外形尺寸,没有泄漏