金年会射频身手和无线电何如相合起来?双射频吸取器处事道理及安排计划

  金年会     |      2024-03-16 21:54

  20世纪80年代末,??工程师们早先测试软件无线电构念。过去,无线电需求依赖于纷乱模仿电途智力发送和接管射频和微波信号以及完成对消息信号的编码妥协码。软件无线电的最初构念是运用通用无线电来实行信号发送和接管,同时正在软件中实施众个物理层效力(如调制妥协调)。

  然而,到了90年代末,工程师们早先踊跃商酌软件无线电本领正在贸易编制的操纵,如蜂窝基站。个中阐明越来越众操纵的软件无线电需求的一篇最有影响力的论文是Joseph Mitola III博士于1993年楬橥正在IEEE Spectrum的Software Radios: Survey, CriTIcal EvaluaTIon and Future Directions。Mitola博士也因为其通常的商酌而被称为“软件无线电之父””。

  最可以外现软件无线电设施的上风也许是新颖基站。跟着无线模范从GSM演变到LTE,通过硬件来扩大对新模范的赞成变得日益麻烦。其它,基站是通过纷乱且持续更新换代的软件来实行信号收拾和闭闭头制。比方,功率放大器(PA)线性化本领,如数字预失真(DPD),对基站的功能至闭首要,而且跟着光阴的推移持续起色。所以,软件无线电设施成为基站策画和保卫永远赞成性的理念选拔。

  与此同时,软件无线电架构正日益通常地操纵于无线行业,射频测试和衡量装备正正在经验一个巨大的转嫁。21世纪初,新无线模范的问世条件仪器可以供应尤其丰饶的衡量效力,所以也条件架构尤其活跃。因为这需求多量的射频衡量工程师智力完成,过去针对少数操纵特意策画仪器的做法仍旧变得不切现实。于是,测试厂商早先搜求软件界说射频测试装备的观点。

  守旧扫频调谐频谱领悟仪的起色是总共行业过渡到软件界说仪器编制最楷模的例子之一。正在守旧的频谱领悟仪中,别离率带宽滤波和功率检测等效力是基于模仿组件来完成的。然而,即日的新颖射频信号领悟仪通过集成通用射频下变频器(无线电)来天生数字化I / Q采样。该仪器可以运用频谱企图等众种设施来收拾I / Q采样数据。于是,不妨用于实施光谱衡量的统一信号领悟仪还可能用于解码RADAR脉冲、解调LTE信号或乃至无线记载GPS信号。

  当前,测试厂商仍旧进一步完备射频仪器架构,以持续趋近于软件无线电架构。新一代射频仪器的根本架构不光连系了通用无线电,还连系了通常的PC和信号收拾本领,如众核CPU和FPGA。即日,RF测试装备的软件无线电化为守旧RF测试操纵供应了明显的上风,同时也助助工程师完成了以前无法用射频仪器完成的操纵。

  仪器信号收拾功能的持续进步是将PC本领集成到RF仪器的最昭彰上风之一金年会。摩尔定律预测CPU的收拾才智将持续进步,这意味着仪器的收拾功能也会持续进步。于是,因为CPU厂商持续更新收拾器本领,基于PC的仪器的衡量速率也持续加快。比方,十年前需求50 ms的频谱衡量现正在只需5 ms即可结束。

  除了CPU,新颖射频仪器也慢慢集成了新颖软件无线电的主题本领FPGA。FPGA操纵于射频仪器仍旧有十众年,当今一个持续起色的趋向是让仪器的FPGA完成用户可编程。用户可编程的FPGA将仪器的影响从简单效力装备扩展为无穷活跃的闭闭头制编制。

  跟着当今赞成FPGA的仪器的涌现,工程师可能将FPGA的及时节制效力与看待光阴条件极其厉肃的测试效力相连系。比方,正在需求通过数字接口完成装备节制的测试操纵中,赞成FPGA的仪器可能同步实施数字装备节制与射频衡量。基于用户可编程的FPGA供应的新测试设施,工程师们的测试光阴进步了100倍。

  赞成FPGA的器械也促使了FPGA编程的庞杂立异。纵然极少工程师众年来不断运用VHDL等硬件描绘措辞,但FPGA编程的纷乱性为该本领的通常操纵带来重重窒塞。

  即日,RF仪器中相像于软件无线电的架构元素仍旧吞吐了守旧仪器和嵌入式平台之间的周围。界说仪器的性格,如用户可编程的FPGA,使得RF仪器日趋通常地用于嵌入式操纵中。

  二十年前,将代价上百万美元的RF信号产生器和射频信号领悟仪拼装正在一块来开荒雷达编制的原型仿佛令人难以遐念。这种编制不光本钱慷慨、范畴庞杂,况且纷乱的编程体验也令工程师望而却步,不肯运用无线通讯装备之类的仪器。

  然而现正在,PXI等体积更小巧、效力更健壮的基于PC的仪器平台成为了电子嵌入式编制的理念原型处置计划。基于PC的仪器不光能知足嵌入式编制的尺寸和本钱条件,同时也为工程师供应了一种可能从头修设RF仪器,从而完成RF仪器的通常操纵的优秀软件体验。以是,工程师早先运用射频信号产生器和领悟仪来策画雷达、信道仿真器、GPS记载仪和DPD硬件等嵌入式编制。

  运用软件来宽裕界说和定制RF仪器作为的这一才智仍旧成为处置下一代测试离间的环节。于是,来日的RF仪器架构将越来越难与软件无线电架构划分开来。

  环球导航卫星编制GNSS(Global Navigation Satel-lite System)近年来获得了通常的援用,从而激发闭联范围的高度闭心。目前的接管机形式无法知足日益增加的运用精度条件。以是,正在原有的单模接管机的根蒂 上研发更高精度、尤其安靖耐用的双模接管机成为商酌的主题。

  本文提出了一种GPS/Galileo双频双模接管机射频前端编制的策画计划,该计划连系现有资源,映现出了该种接管机策画的实例。重心领悟了混频片面、本振片面及节制片面的效力及完成。终末使用频谱仪及射频信号产生器等装备对实例实行编制级测试,验证了编制组织真实切性。

  策画接管机最先要切磋的便是频带的选拔。如图1所示,GPSL1/L5和GalileoE1/E5a核心频率一致,假使选拔该频段的话,那么良众的元器件可能获得复用,从而极大地省略了研发和分娩本钱,同时也可能减小接管机的体积。

  比力流通的双频双模接管机射频前端的组织大致有信号独享通道、公用信道、通过节制使某偶尔刻通道内唯有一个载频信号三类。本策画以第三种计划为根蒂,正在尽不妨省略信号互相作梗的同时,争取最事态部地复用元器件。组织图如图2所示。

  正在参考接管机的功能条件的根蒂上,策画GPS接管机射频前端芯片的各项编制目标睹外1.