關(guān)于軟件無線電的中波接收機(jī)研究

李孟軍

（作者單位：新疆自治區(qū)廣電局節(jié)目傳輸中心庫車8106臺(tái)）

關(guān)于軟件無線電的中波接收機(jī)研究

李孟軍

（作者單位：新疆自治區(qū)廣電局節(jié)目傳輸中心庫車8106臺(tái)）

軟件無線電是一種新興的無線通信體系，軟件無線電將硬件看成無線通信的基本平臺(tái)，將寬帶轉(zhuǎn)換器靠近天線，從而實(shí)現(xiàn)更多軟件的通信功能，其在通信領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用。軟件無線電的通用性非常強(qiáng)，軟件經(jīng)過一定的修改之后就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)制，通過軟件來實(shí)現(xiàn)通信。

中波；軟件無線電；接收機(jī)

軟件無線電是一種新興的無線通信體系，是在現(xiàn)代通信理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，涉及到微電子技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等，數(shù)字化采樣天線感應(yīng)的射頻模擬信號(hào)，通過數(shù)字信號(hào)處理器處理，利用軟件來完成各項(xiàng)功能，使其可以適應(yīng)各種環(huán)境，提高其擴(kuò)張性。中波接收機(jī)是信號(hào)接收的重要系統(tǒng)。

1　軟件無線電中波接收機(jī)原理

軟件無線電中的中波接收機(jī)主要是完成中短波的通信，也可以接受數(shù)字信號(hào)以及157～174MHz高頻模擬語言，從而實(shí)現(xiàn)中波模擬語音信號(hào)的接收。

1.1A/D轉(zhuǎn)換部分

A/D轉(zhuǎn)換是軟件無線電的一個(gè)關(guān)鍵部位，中波接收機(jī)的性能受A/D轉(zhuǎn)換性能的影響非常大，而A/D轉(zhuǎn)換的性能又包括分辨率和采樣速率等指標(biāo)。在A/D輸出的信號(hào)中，信噪比的動(dòng)態(tài)范圍直接受到分辨率和采樣速率這兩個(gè)指標(biāo)的影響。在中波接受的第二中頻率中，第二中頻的頻率比較低，根據(jù)采樣原則，采樣的速率應(yīng)該是在2.5fmax以上，所以在選擇芯片的時(shí)候應(yīng)該選擇采樣速率20MHz的芯片。在選擇A/D轉(zhuǎn)換倍數(shù)的時(shí)候，如果提高A/D的轉(zhuǎn)換倍數(shù)，信噪比也會(huì)相應(yīng)提高。所以，可以選擇12-14位的A/ D芯片，如AD6640、ADCB120等。

1.2RF處理部分

現(xiàn)階段的A/D芯片的采樣速率已經(jīng)得到一個(gè)比較高的值，最高的可以達(dá)到100MHz，從軟件的無線電技術(shù)中可以了解到，A/D芯片的位置應(yīng)該靠近在無線端，這樣就大大增加了設(shè)計(jì)成本，因而運(yùn)用不廣泛。為了降低設(shè)計(jì)成本，可以根據(jù)已有的通信設(shè)備以及電路的特征，采用中頻軟件無線電技術(shù)?，F(xiàn)在的中波接收機(jī)普遍使用二次變頻，因?yàn)榈诙蓄l的頻率較低，A/D轉(zhuǎn)化信號(hào)保持在10MHz以下，這樣對(duì)A/D轉(zhuǎn)換的要求也就降低了，此時(shí)再采用抗混疊濾波，在采樣之后就可以減少頻譜的混疊，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力，在接受信號(hào)的時(shí)候可以免受外界環(huán)境和外界因素的干擾，從而保證信號(hào)的穩(wěn)定性。

1.3DDC和DDS

根據(jù)DSP的需求，在進(jìn)行射頻信號(hào)的解調(diào)的時(shí)候應(yīng)該要經(jīng)過大量的數(shù)字運(yùn)算，數(shù)字運(yùn)算的過程比較麻煩，并且數(shù)字運(yùn)算的量越大，信息的處理也就越滯后。所以，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的及時(shí)處理就需要降低DSP處理器的數(shù)據(jù)運(yùn)算速率，采用數(shù)字下的直接變頻技術(shù)（DDC）。數(shù)字下變頻又包括二次采樣、數(shù)字下變頻等，可以使用數(shù)字頻率變換技術(shù)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為基帶信號(hào)，并將基帶信號(hào)傳輸?shù)紻SP處理器中進(jìn)行處理。DDS是數(shù)字鎖相環(huán)，它的輸出頻率可以通過計(jì)算機(jī)來控制。DDS一般可以選擇HSP50210，DDC則可以選擇HSP50214，HSP50214可以將多種信號(hào)的波形的基帶進(jìn)行信號(hào)處理，HSP50210芯片具有載波跟蹤、匹配濾波器和自動(dòng)增益控制等特點(diǎn)，兩種芯片結(jié)合使用可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同步。

1.4DSP處理單元

DSP處理單元可以完成各種信號(hào)的數(shù)字化處理，其中包括需要的數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器的參數(shù)可以由軟件來設(shè)置，從而滿足不同濾波的需要，最終實(shí)現(xiàn)信道的解碼和信道的均衡等。此外，DSP處理單元還可以和主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交換，從而實(shí)現(xiàn)信息的共享。

2　中波接收機(jī)的設(shè)計(jì)及模塊選擇對(duì)比

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

中波接收機(jī)的系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案包括信號(hào)處理模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、DA轉(zhuǎn)換模塊、SDRAM 外部存儲(chǔ)模塊、射頻前端模塊和上位機(jī)接口與控制模塊。其中，信號(hào)處理模塊是核心的處理單位不僅可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)和上機(jī)位之間的相互通信，還可以對(duì)AD采樣信號(hào)的濾波進(jìn)行調(diào)解，DA轉(zhuǎn)換模塊可以將調(diào)解出來的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸出，而AD轉(zhuǎn)換模塊的作用是采集信號(hào)，并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。射頻前端模塊是接收信號(hào)的前端，將接收到的中波信號(hào)放大之后提供給AD轉(zhuǎn)換模塊，供AD采集。

2.2多種信號(hào)處理模塊的對(duì)比

信號(hào)處理模塊方案主要包括DSP方案、FPGA方案和ASIC方案，這三種方案都具有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，F(xiàn)PGA方案的規(guī)模比ASIC方案大，并且功能也更強(qiáng)，用戶可以反復(fù)編程和擦除，在不同的軟件下可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。與DSP方案相比，F(xiàn)PGA方案的處理速度更快，因?yàn)樗怯糜布碓O(shè)計(jì)電路的，所以整個(gè)系統(tǒng)也更穩(wěn)定。同時(shí)，F(xiàn)PGA方案還具有海量的資源，可以實(shí)現(xiàn)片上系統(tǒng)。在軟件無線電中，考慮到無線電的特點(diǎn)，一般選擇FPGA方案作為信號(hào)處理模塊的核心器件。

3　結(jié)語

軟件無線電是無線電技術(shù)和未來通信的發(fā)展方向，是一門新的技術(shù)，在我國正處于發(fā)展階段，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字處理的速度將會(huì)越來越快，功能也將變得越來越強(qiáng)大，從而為人們的通信提供更好的服務(wù)。

［1］任學(xué)恒.軟件無線電接收機(jī)中信道化模塊的研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2007（1）.

［2］吳地金.無線通信中數(shù)字中頻接收系統(tǒng)研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2004（2）.