软件无线电接收机中频数字化设计

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1、软件无线电接收机中频数字化设计

2、第1摘　要：提出了一种基于软件无线电思想的接收机中频数字化系统设计方案。对高速模拟/数字变换器进行了详细的设计，并对其各项性能指标进行计算分析。该方案可通过配置不同软件实现对多种类型信号的解调制接收。关键词：软件无线电；中频数字化；带通采样；AD6640芯片传统无线电接收机硬件依赖性强、信号适应能力差，软件无线电技术的出现导致了无线电接收机的革新。软件无线电［1］的基本思想就是将宽带A/D变换尽可能地靠近天线，将接收到的模拟信号尽可能早的数字化，将无线接收机的功能

3、尽量在一个开放性、模块化平台上由软件来实现。他是在数字化基础上进一步发展起来的软件化无线通信系统，因此如何实现其数字化就显得十分重要。本文在充分利用软件无线电理念及其结构的基础上，给出了一种新型的软件无线电接收机中频数字化设计方案。1　总体设计1.1　技术要求(1)隔离放大，满足ADC电平调整等需求。(2)中频载波信号频率为30MHz，带宽≤8MHz。　　(3)数据采集精度12b，有效转换位数(ENOB)60dB以上。(4)数据采集速度30～70Mb/s。　　(5)DDC处理可编程控制以适应不同

4、带宽信号的需要。1.2　方案的提出　　针对目前的元器件水平及数字信号处理器来说，还无法完成直接对射频采样处理。因此在保留软件无线电通用、灵活、开放的前提下，以及在充分考虑了中频数字化时所需的采样方式、可实现的元器件以及数字信号处理单元的处理能力的基础上，提出了一种新型的软件无线电接收机中频数字化设计方案，如图1所示。500)this.style.ouseg(this)">　　　　1.3　中频信号的产生　　本设计方案可以接收信号的频率范围为10～1000MHz，为了防止频谱的混叠，在其前端的预选器

5、中采用8段电调谐滤波器，由单片机8098控制选用。第一本振采用数字锁相环产生所需的频率，通过预置，可以产生正弦信号频率范围为：1360～2350MHz，步进值为10MHz，电调谐滤波器与本振1在单片机8098的控制下实现互动联调。混频后，将信号通过一个中心频率为1350MHz的带通滤波器，再经过低噪声放大器后，进行二次混频。第二本振即本振2产生信号的频率固定设置为1380MHz，混频后，将信号通过一个中心频率为30MHz的带通滤波器，因此产生中频频率为：30MHz的中频信号，通过自动增益控制(A

6、GC)控制输出，并且信号的强度范围为：－50～-100dBm/50Ω，从而实现中频模拟信号的产生。2　中频高速模/数变换器(ADC)的设计2.1　采样方式的选择　　带通采样适用于带通输入信号，因此将其作为理想的高速中频采样方案[2]，如图2所示。500)this.style.ouseg(this)">　　他利用了采样时间的等效性，只要fs满足下式即可实现无混叠采样：500)this.style.ouseg(this)">　　Ig［·］表示取不大于括号内数值的整数。不难看出，式(1)将采样频率划分

7、成若干个区间，并且由n值确定。n值越小，频率区间范围越大，也就是说对输入信号频率或采样频率偏差的要求越小。并且随着n值的下降，采样频率会越高，量化信号的频谱重复间距越大，对抗混叠滤波器带外能量抑制特性要求降低；在设计时应当根据系统电路结构和应用场合折衷确定n的取值。2.2　采样速率的确定　　本方案中，模拟中频输入信号的中心频率为fIF＝30MHz，输入信号带宽为B＝8MHz。则有：500)this.style.ouseg(this)">　　在式(3)的3个采样频率集合中，存在一个最佳采样频率fs

8、opt，使得采样后信号的频谱重复间距最大，从而尽量减弱由于频谱折叠进入带内的噪声能量，或降低对抗混叠滤波器的带外抑制要求。当n＝1时，fsopt＝40MHz，此时信号的边带间隔为12MHz。当n＝2时，fsopt＝22.7MHz，此时信号的边带间隔为6.6MHz。当n＝3时，fsopt＝17.3MHz，此时信号的边带间隔为9.3MHz。由此可见，最大信号边带间隔越小，意味着抗混叠滤波器实现难度越大，而且后级降采样数字滤波器也越复杂。因此我们选用最佳采样频率：fsopt＝40MHz。2.3　ADC

9、型号的选择　　AD6640［3］是美国AD公司生产的新一代模数转换器件，分辨率12b，输入动态范围±1V，采样速率可达65MS/s，在5V供电时功耗仅为710mS/s，后端处理速度最高达55MS/s。总的抽取因范围：4～16384，输出采样速率可达12.94MS/s，输出低通带宽最宽为982kHz。最高支持14b字长的数据并行输入，输出波形灵活多样，即可并行输出又可串行输出，即可选择直角坐标数据输出又能选择输出幅度、瞬时相位和频率等参数。500)this.style.ouseg(this)">