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《軟件無線電中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、電信科學(xué)980502電 信 科 學(xué)科TELECOMMUNICATIONSSCIENCE技1998年第5期No.5May1998期刊軟件無線電中的數(shù)據(jù)采集技術(shù)馬曉敏 鈕心忻 程慶彪（北京郵電大學(xué)北京100876）摘要 本文主要針對軟件無線電關(guān)鍵技術(shù)之一的數(shù)據(jù)采集技術(shù)的需求進(jìn)行分析討論，并提出幾種可行的采集技術(shù)方案。關(guān)鍵詞 軟件無線電 數(shù)據(jù)采集 寬帶1 軟件無線電對數(shù)據(jù)采集的需求 軟件無線電結(jié)構(gòu)的基本特征之一就是將A/D變換盡量靠近射頻天線，目前的方案是在中頻對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化，在中頻進(jìn)行數(shù)字化不僅能給軟件無
2、線電帶來極大的靈活性，而且還可以大大簡化對射頻前端放大器的設(shè)計需求。中頻信號的帶寬通常在十幾MHz到幾十MHz，這種數(shù)字化有別于一般工程中的模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換，它要求A/D、D/A器件具有相當(dāng)高的采樣速率（幾十乃至上百MSPS（每秒百萬次采樣））、位數(shù)和一定的動態(tài)范圍，依據(jù)采樣定理，ADC的采樣速率fs＞2Wa（其中Wa是被采樣信號的帶寬）。在實際中，由于ADC器件的非線性、量化噪聲、失真及接收機噪聲等因素的影響，采樣速率一般選取：fs＞2．5Wa。另外工程中，很多信號都不是帶限的，因此在進(jìn)行ADC之前，需通過抗混
3、疊帶通濾波器濾除信號的一部分高頻分量?！ 「鶕?jù)軟件無線電模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換工作的特點，評估數(shù)據(jù)采集器件的性能在ADC和DAC的一般性技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了以下兩個性能指標(biāo)： ?。?）無寄生動態(tài)范圍SFDR（SpuriousFreeDynamicRange）：SFDR＝信號均方功率/最大寄生信號均方功率，它表示在大信號中ADC和DAC同步檢測小信號的能力，在數(shù)值上一般大于SNR（信噪比）?！ 。?）互調(diào)制失真IMD（IntermodulationDistortion）：IMD＝不期望信號均方和/期望輸出信號均方和，它
4、體現(xiàn)了多通道ADC抗互擾的性能，即多頻道動態(tài)范圍?！ ∫话闱闆r下，在全部工作頻帶內(nèi)SFDR大于80dB，而IMD則需低于ADC滿量程90dB左右。A/D/A的位數(shù)選取需要滿足一定的動態(tài)范圍及數(shù)字部分處理精度的要求，例如，對80dB的動態(tài)范圍要求A/D/A的位數(shù)不少于12位。數(shù)據(jù)采集部分的其它性能指標(biāo)如采樣速率、file:///E
5、/qk/dxkx/980502.htm（第1／7頁）2010-3-2218:12:53電信科學(xué)980502匹配阻抗、量程等，則需根據(jù)被采集數(shù)據(jù)的特性具體來確定。 從寬帶A/D轉(zhuǎn)換送出
6、的信號采樣率很高，當(dāng)采樣率大于10MSPS時，即使用目前最快的DSP芯片也無法實現(xiàn)用于選擇信道用的數(shù)字濾波器。事實上，一個好的FIR/IIR（有限脈沖響應(yīng)/無限沖擊響應(yīng)）信道選擇濾波器可要求每次取樣約100個操作指令，速度為3000MIPS（每秒百萬條指令）。采用自然平滑方式，我們將單獨對這一部分要求15～60個DSP共同運轉(zhuǎn)。對每一信道進(jìn)行重復(fù)，結(jié)果即使采用最快的設(shè)備，DSP上的軟件仍不能用于本身的下行轉(zhuǎn)換。2 軟件無線電數(shù)據(jù)采集技術(shù)及方案2．1 基本數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu) 軟件無線電的數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示：它
7、包括抗混疊濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換（DAC）、數(shù)字下變頻變換器（DDC）、低通濾波器及接口電路。在ADC前加帶通濾波器的作用是防止采樣時產(chǎn)生頻譜的混疊。截止頻率的選取應(yīng)使得所有有用頻率通過，并對截止頻率以上的頻率分量提供無限的衰減。實際上，過渡帶短、銳截止的模擬濾波器較難實現(xiàn)，這意味著提高濾波器階數(shù)或犧性相位響應(yīng)的線性特性，根據(jù)性能指標(biāo)設(shè)計相應(yīng)濾波器的理論與應(yīng)用已相當(dāng)成熟，這里就不再贅述。圖1 數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)構(gòu)框圖表1 常用高速ADC技術(shù)的例子分辨率(位數(shù))抽樣率(MSPS)生產(chǎn)廠家64000Roc
8、kwellInternational8750SignalProcessingTechnology82000Hewlett-Packard83000*1070Pentekfile:///E
9、/qk/dxkx/980502.htm（第2／7頁）2010-3-2218:12:53電信科學(xué)9805021250HughesAircraft12100*1424HughesAircraft1810Hewlett-Packard圖2 DDC原理框圖 如前所述，軟件無線電需要寬帶、高頻、高精度、高采樣率、高動態(tài)范圍的模數(shù)轉(zhuǎn)換模
10、塊。由于芯片技術(shù)所限，目前還不能對射頻實現(xiàn)數(shù)字化，而把數(shù)字化點放在中頻末端。一般情況下（雖不是全部）性能較高的ADC，其采樣速率最大值將降低。如表1所示?！ ≤浖o線電中需要實現(xiàn)多路信道的接收，為達(dá)到此目的，擬采取以下辦法：如果從前一模塊送出的信號采樣率不高，如低于10MSPS，則可直接利用DSP中軟件數(shù)字濾波器選取相應(yīng)信道（運行FFT，同時實現(xiàn)多路AM、FM、FSK等信號信道的區(qū)分）
