軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)的a／d采樣分析

《軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)的a／d采樣分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)的A／D采樣分析

2、第1lunsConference）會(huì)議上，Mitre公司的科學(xué)家JoeMitola在同IEEE的一位會(huì)員談話時(shí)，首先提出了軟件無(wú)線電的概念。他認(rèn)為：軟件無(wú)線電系統(tǒng)基于硬件平臺(tái)，其A／D變換應(yīng)盡量地靠近天線，而將盡可能多的無(wú)線通信功能用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件無(wú)線電系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示。500)this.style.ouseg(this)">　　與傳統(tǒng)無(wú)線電系統(tǒng)相比，軟件無(wú)線電將A／D變換盡量向射頻端靠攏，而將中頻（甚至射頻）以后全部進(jìn)行數(shù)字化處理，他帶來(lái)的好處是射頻前端小型化、通信功能軟件化、系統(tǒng)

3、硬件通用化。最初軟件無(wú)線電是美軍為了解決各種軍用電臺(tái)之間的互通問題，軟件無(wú)線電電臺(tái)的特點(diǎn)是寬頻帶、多頻段、多調(diào)制方式、多編碼方式、多協(xié)議、小體積、便于升級(jí)等。為此，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃總署（ARPA）提出了Speakeasy計(jì)劃，該計(jì)劃第一階段的目標(biāo)是研制開發(fā)多頻段多模電臺(tái)（MBMMR），SpeakeasyI的先期開發(fā)模型（ADM）已于1994年8月對(duì)政府的一些代表做了演示，他共演示了以下幾項(xiàng)內(nèi)容：（1）分別與4種政府裝備的標(biāo)準(zhǔn)電臺(tái)互通，其中包括戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電臺(tái)HaveQuick、HFMODEM（MIL-STD-188-110

4、A)、自動(dòng)鏈路建立ALE（MS-188-141A）和單信道地面和機(jī)載無(wú)線電系統(tǒng)SINCGARS；　?。?）在HaveQuick和SINCGARS的跳頻網(wǎng)上同時(shí)發(fā)射，實(shí)現(xiàn)同時(shí)與這兩種電臺(tái)通信；　?。?）作為網(wǎng)橋／關(guān)連接HaveQuick和SINCGARS網(wǎng)，使2個(gè)網(wǎng)上的用戶信息透明地傳輸；　?。?）在2部Speakeasy電臺(tái)上，同時(shí)改變SINCGARS的波形參數(shù)后仍能互通，顯示了波形可編程能力?！　∵@次演示的內(nèi)容包括語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，并通過HFMODEM傳輸?shù)囊曨l圖像。1999年該計(jì)劃第二階段SpeakeasyII的開

5、發(fā)完成，他增加了軟件無(wú)線電的網(wǎng)絡(luò)功能，擴(kuò)展了MBMMR電臺(tái)可兼容的波形，包括GPS、MITS論壇，旨在研究開發(fā)軟件無(wú)線也準(zhǔn)備將軟件無(wú)線電技術(shù)應(yīng)用到第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)IMT-2000中，并已開始ACTS（AdvancedmunicationTechnologies＆Services）等計(jì)劃?！　?shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電包括以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：寬帶天線和寬帶射頻模塊、寬帶A／D變換、高速DSP器件等。其中A／D變換器性能的好壞直接影響到實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電的程度和系統(tǒng)的性能指標(biāo)，因此A／D變換器的選用是進(jìn)行軟件無(wú)線電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。2　A／D變換

6、器的性能參數(shù)2．1　采樣速率與分辨率　　采樣速率指模數(shù)變換的速率，而分辨率表示變換輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的比特?cái)?shù)。這2個(gè)參數(shù)很重要，因?yàn)檩^高的采樣速率與分辨率對(duì)應(yīng)了高信噪比和較寬的信號(hào)輸入帶寬。近幾年，A／D器件性能提高得很快，單是采樣速率大約每?jī)赡昃头槐?。幾種A／D器件的采樣速率與分辨率如表1所示。500)this.style.ouseg(this)">2.2信噪比　　信噪比SNR（SignaltoNoiseRatio）指信號(hào)均方根值與其他頻率分量（不包括直流和諧波）均方根的比值，信噪比SINAD（SignaltoNoiseand

7、Distortion）指信號(hào)均方根值與其他頻率分量（包括諧波但不包括直流）均方根的比值，所以SINAD比SNR要小。若只考慮量化噪聲，信噪比SNR可表示為：500)this.style.ouseg(this)">其中：B為A／D轉(zhuǎn)換器分辨率，fS為采樣速率，fmax為輸入信號(hào)的最高頻率。　　由式（1）可見，當(dāng)fS采樣速率等于奈奎斯特（Nyquist）速率，即fS＝2fmax時(shí)，分辨率每增加1bit，信噪比約增加6dB。并且，當(dāng)fS大于奈奎斯特速率2fmax時(shí)，由于采樣過程將集中在奎斯特頻帶（DC～fmax）內(nèi)的噪聲能量展寬，

8、信噪比會(huì)隨著采樣速率的提高而增加?！　?shí)際上，A／D轉(zhuǎn)換器的信噪比還要考慮內(nèi)部非線性、孔徑抖動(dòng)等因素，實(shí)際的信噪比要小得多。2．3　無(wú)失真動(dòng)態(tài)范圍　　無(wú)失真動(dòng)態(tài)范圍（SFDR，SpuriousFreeDynamicRange）為信號(hào)幅度均方根值與其他最大失真頻率分量的幅度均方根的比值，失真頻率分量可以是諧波也可以不是諧波。這一參數(shù)表征了A／D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)弱信號(hào)的能力，他在接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尤為重要。2．4　有效比特?cái)?shù)　　有效比特?cái)?shù)（ENOB，EffectiveNumberofBits）是對(duì)應(yīng)于實(shí)際信噪比的比特?cái)?shù)，一般，ENOB比器

9、件分辨率低1～2bits，ENOB計(jì)算如下：500)this.style.ouseg(this)">2．5　諧波失真　　諧波失真（HarmonicDistortion）表示單音頻輸入時(shí)信號(hào)幅度均方根與諧波分量均方根的比值。2．6　交調(diào)失真　　交調(diào)失真（IMD，Intermodulation