雙射頻接收器工作原理及設計方案

1、【Word版本下載可任意編輯】 雙射頻接收器工作原理及設計方案 然而，到了90年代末，工程師們開始積極研究軟件無線電技術在商業(yè)系統(tǒng)的應用，如蜂窩基站。其中闡述越來越多應用的軟件無線電需求的一篇有影響力的論文是Joseph Mitola III博士于1993年發(fā)表在IEEE Spectrum的Software Radios： Survey， CriTIcal EvaluaTIon and Future Directions。Mitola博士也由于其廣泛的研究而被稱為“軟件無線電之父”。 能夠表達軟件無線電方法的優(yōu)勢也許是現(xiàn)代基站。隨著無線標準從GSM演變到LTE，通過硬件來增加對新標準的支持變得

2、日益困難。此外，基站是通過復雜且不斷更新?lián)Q代的軟件來開展信號處理和閉環(huán)控制。例如，功率放大器（PA）線性化技術，如數(shù)字預失真（DPD），對基站的性能至關重要，并且隨著時間的推移不斷發(fā)展。因而，軟件無線電方法成為基站設計和維持長期支持性的理想選擇。 儀器的根本變革 與此同時，軟件無線電架構正日益廣泛地應用于無線行業(yè)，射頻測試和測量設備正在經歷一個重大的轉折。21世紀初，新無線標準的問世要求儀器能夠提供更加豐富的測量功能，因而也要求架構更加靈活。由于這需要大量的射頻測量工程師才能實現(xiàn)，過去針對少數(shù)應用專門設計儀器的做法已經變得不切實際。因此，測試廠商開始探索軟件定義射頻測試設備的概念。 傳統(tǒng)掃頻調

3、諧頻譜分析儀的發(fā)展是整個行業(yè)過渡到軟件定義儀器系統(tǒng)典型的例子之一。在傳統(tǒng)的頻譜分析儀中，分辨率帶寬濾波和功率檢測等功能是基于模擬組件來實現(xiàn)的。然而，今天的現(xiàn)代射頻信號分析儀通過集成通用射頻下變頻器（無線電）來生成數(shù)字化I / Q采樣。該儀器能夠使用頻譜計算等多種方法來處理I / Q采樣數(shù)據(jù)。因此，可能用于執(zhí)行光譜測量的同一信號分析儀還可以用于解碼RADAR脈沖、解調LTE信號或甚至無線記錄GPS信號。 如今，測試廠商已經進一步完善射頻儀器架構，以不斷趨近于軟件無線電架構。新一代射頻儀器的基本架構不僅結合了通用無線電，還結合了廣泛的PC和信號處理技術，如多核CPU和FPGA。今天，RF測試設備的

4、軟件無線電化為傳統(tǒng)RF測試應用提供了顯著的優(yōu)勢，同時也幫助工程師實現(xiàn)了以前無法用射頻儀器實現(xiàn)的應用。 摩爾定律對射頻測試的影響 儀器信號處理性能的不斷提高是將PC技術集成到RF儀器的明顯優(yōu)勢之一。摩爾定律預測CPU的處理能力將不斷提高，這意味著儀器的處理性能也會不斷提高。因此，由于CPU廠商不斷更新處理器技術，基于PC的儀器的測量速度也不斷加快。例如，十年前需要50 ms的頻譜測量現(xiàn)在只需5 ms即可完成。 除了CPU，現(xiàn)代射頻儀器也逐漸集成了現(xiàn)代軟件無線電的技術FPGA。FPGA應用于射頻儀器已經有十多年，當今一個不斷發(fā)展的趨勢是讓儀器的FPGA實現(xiàn)用戶可編程。用戶可編程的FPGA將儀器的作

5、用從單一功能設備擴展為無限靈活的閉環(huán)控制系統(tǒng)。 隨著當今支持FPGA的儀器的出現(xiàn)，工程師可以將FPGA的實時控制功能與對于時間要求極其嚴格的測試功能相結合。例如，在需要通過數(shù)字接口實現(xiàn)設備控制的測試應用中，支持FPGA的儀器可以同步執(zhí)行數(shù)字設備控制與射頻測量?；谟脩艨删幊痰腇PGA提供的新測試方法，工程師們的測試時間提高了100倍。 支持FPGA的工具也推動了FPGA編程的巨大創(chuàng)新。盡管一些工程師多年來一直使用VHDL等硬件描述語言，但FPGA編程的復雜性為該技術的廣泛應用帶來重重障礙。 軟件無線電推動FPGA的應用 今天，RF儀器中類似于軟件無線電的架構元素已經模糊了傳統(tǒng)儀器和嵌入式平臺之

6、間的界限。定義儀器的特性，如用戶可編程的FPGA，使得RF儀器日趨廣泛地用于嵌入式應用中。 二十年前，將價值上百萬美元的RF信號發(fā)生器和射頻信號分析儀組裝在一起來開發(fā)雷達系統(tǒng)的原型似乎令人難以想象。這種系統(tǒng)不僅成本高昂、規(guī)模巨大，而且復雜的編程體驗也令工程師望而生畏，不愿使用無線通信設備之類的儀器。 然而現(xiàn)在，PXI等體積更小巧、功能更強大的基于PC的儀器平臺成為了電子嵌入式系統(tǒng)的理想原型解決方案?；赑C的儀器不僅能滿足嵌入式系統(tǒng)的尺寸和成本要求，同時也為工程師提供了一種可以重新配置RF儀器，從而實現(xiàn)RF儀器的廣泛應用的良好軟件體驗。所以，工程師開始使用射頻信號發(fā)生器和分析儀來設計雷達、信道

7、仿真器、GPS記錄儀和DPD硬件等嵌入式系統(tǒng)。 使用軟件來充分定義和定制RF儀器行為的這一能力已經成為解決下一代測試挑戰(zhàn)的關鍵。因此，未來的RF儀器架構將越來越難與軟件無線電架構區(qū)分開來。 雙射頻接收器工作原理及設計方案 導航衛(wèi)星系統(tǒng)GNSS（Global Navigation Satel-lite System）近年來得到了廣泛的引用，從而引發(fā)相關領域的高度關注。目前的接收機模式無法滿足日益增長的使用精度要求。所以，在原有的單模接收機的根底 上研發(fā)更高精度、更加穩(wěn)定耐用的雙模接收機成為研究的。 本文提出了一種GPS/Galileo雙頻雙模接收機射頻前端系統(tǒng)的設計方案，該方案結合現(xiàn)有資源，展示出了該種接收機設計的實例。重點分析了混頻部分、本振部分及控制部分的功能及實現(xiàn)。利用頻譜儀及射頻信號發(fā)生器等設備對實例開展系統(tǒng)級測試，驗證了系統(tǒng)構造的正確性。 1 GPS/Galileo 雙模雙頻接收機系統(tǒng)1.1 接收機構造 設計接收機首先要考慮的就是頻帶的選擇。如圖1所示，GPSL1/L5和GalileoE1/E5a中心頻率相同，如果選擇該頻段的話，那么很多的元器件可以得到復用，從而極大地減少了研發(fā)和生產成本，同時也可以減小接收機的體積。 比較流行的雙頻雙模接收機射頻前端的構造大致有信號獨享通道、公用信道、通過控制使某