【高速中频采样和数字下变频的研究】第一章绪论

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1、第一章绪论本文研究的高速中频采样和数字下变频技术是目前蓬勃发展的软件无线电领域的一项关键技术。在本章中将介绍软件无线电及其关键技术、无线电接收机中的A/D变换器和数字下变频的基本原理。第一节软件无线电及其关键技术软件无线电最初是在军事通信中提出来的。未来高技术战争的指挥自动化体系要求通信保障具备协同、机动、保密、抗干扰和抗毁五种能力，而现在的无线电台都是根据特定的用途进行设计的，存在着工作频段、调制方式的差异，导致不同部队以及同一部队内部不同军事目的的电台无法实现互通，形成了军事通信装备品种杂、系列多、互通差、协同难的局面，很难适应未来海、陆、空三军一

2、体化作战的需要。美国在1991年的海湾战争中也遇到同样的问题，于是在战后美国军方和民间通信科技人员开始研究解决办法。1992年5月，JoeMitola在美国国家远程系统会议上首次提出了“SoftwareRadio”的概念。希望用这种新技术来解决三军无线电电台多频段、多工作方式的互通问题，并得到美国军方的一致认可。在民用方面，随着通信技术的迅猛发展，新的通信体制与标准不断提出，通信产品的生存周期减小，开发费用上升，导致以硬件为基础的传统通信体无法适应这种新局面。同时，不同的体制间互通的要求日趋强烈，并且随着通信业务的不断增长，无线频谱变得越来越挤，对现有

3、通信系统的频带利用率及抗干扰能力提出了更高的要求。但是，沿着现有通信体制的发展，很难对频带重新规划。同时，若采用新的抗干扰方法，也要求对现有系统结构做出很大的调整，代价很大。而软件无线电则提供了一种很好的解决方案。软件无线电的基本思想是以硬件作为其通用的基本平台，把尽可能多的无线及个人通信功能用软件来实现。从而将无线通信新系统、新产品的开发逐步转移到软件上来，其产值也在软件上体现出来。其最终目的是使通信系统摆脱硬件布线结构的束缚，在系统结构相对通用和稳定的情况下，通过软件来实现各种功能，使系统的改进和升级都非常方便、代价小，同时不同系统之间很容易互连与

4、兼容。1-1-1软件无线电的基本结构理想的软件无线电系统结构如图1-1-1所示。软件无线电的工作过程是在射频(RF)或中频(IF)低速DSP语音上/下高速DSP宽带/多频段A/D/A射频部分数字专用可编程天线变换器变换器处理器计算机天线射频段高速处理段低速处理段图1-1-1理想的软件无线电系统结构对接收信号进行数字化，通过软件编程来灵活实现各种宽带数字滤波、直接数字频率合成、数字下变频、调制解调、差错编码、信令控制、信源编码及加解密功能。在接收时，来自天线的信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，然后通过可编程数字信号处理器（DSP）模块—1—实现

5、所需的各种信号处理，并将处理后数据送至多功能用户终端；同样，在发送时，通过类似接收信号处理的流程将数据通过天线发射出去。利用在线和离线软件，可以实现通信环境的分析、管理以及业务和性能的升级。软件无线电技术的主要特点是：灵活性：工作模式可由软件编程改变，包括可编程的射频频段宽带信号接入方式和可编程调制方式等。所以可任意更换信道接入方式，改变调制方式或接收不同系统的信号；可通过软件工具来扩展业务、分析无线通信环境、定义所需增强的业务和实时环境测试，升级便捷。集中性：多个信道享有共同的射频前端与宽带A/D/A变换器以获取每一信道的相对廉价的信号处理性能。模块

6、化：模块的物理和电气接口技术指标符合开放标准，在硬件技术发展时，允许更换单个模块，从而使软件无线电保持较长的使用寿命。1-1-2软件无线电的关键技术（1）信号干扰由于射频信号频率高达几个GHz，即使是中频频段的处理也达几十MHz，因此，信号的干扰是一个非常严重的问题。现有系统所用的VME总线、基于PCI的总线或GuPPI接口，其抗干扰能力远不能达到要求。为此，在靠近天线的RF段应该采取信号隔离和屏蔽措施。此频段的抗干扰若未处理好，则系统根本无法工作。在IF频段，除了选择高质量抗干扰力强的元件之外，更需要规划好元件的布局和电路布线。总之，软件无线电中的抗

7、干扰技术应该引起大家的注意，值得花大力气来研究该领域中的特种抗干扰技术。（2）宽带射频天线根据软件无线电的概念，天线接收的信号应该能够横跨1MHz~3GHz的频段（例如SpeakeasyMBMMR跨2MHz~2GHz，欧洲ACTSFRIST使用100MHz~2.3GHz）。考虑到天线的物理尺寸和增益等因素，这种宽带天线（跨3000倍频程）也许将来也不能实现。但现在需要这样的天线，可以采用组合式多频段天线。虽然各个频段的天线所跨的频程不宽，但组合起来可以形成宽频带。而且，各个频段的天线可以各自独立地调节增益、信噪比等参数。（3）宽带A/D/A真正的软件无

8、线电能直接对RF段的信号进行处理。因此，希望A/D和D/A转换器能直接置于天线端，射频信号经A