軟件無(wú)線電的結(jié)構(gòu)ppt課件(已修改)
2025-05-15 18:32 本頁(yè)面
【正文】 第 3章 軟件無(wú)線電數(shù)學(xué)模型 軟件無(wú)線電的基本結(jié)構(gòu) 常見的幾種軟件無(wú)線電接收機(jī)數(shù)學(xué)模型 常見的幾種軟件無(wú)線電發(fā)射機(jī)數(shù)學(xué)模型 軟件無(wú)線電的三種結(jié)構(gòu)形式 ? 軟件無(wú)線電的宗旨： （ 1）盡可能地簡(jiǎn)化射頻模擬前端，使 A/D轉(zhuǎn)換盡量靠近天線，數(shù)字化后的信號(hào)盡量多用軟件處理。 （ 2）硬件平臺(tái)應(yīng)具有開放性、通用性，軟件應(yīng)具有可升級(jí)性，可替換性。 ? 軟件無(wú)線電可分為三大組成部分： 射頻處 理前端 A/D D/A 數(shù)字處 理軟件 軟件無(wú)線電的三種結(jié)構(gòu)形式 ? 基于采樣方式的不同，軟件無(wú)線電的組成結(jié)構(gòu)可以分成以下 3種： 1）射頻全寬帶低通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) 2）射頻直接帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) 3）寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) 射頻全帶寬低通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) ? 組成結(jié)構(gòu)如圖所示： 雙工器 超寬帶濾波器 超寬帶放大器 超高速超寬帶 A/D 分波段濾波器 超寬帶功率放大器 超高速超寬帶 D/A 超高 速 DSP 軟件 m in m a x~ffm ax2sff?這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) ? 優(yōu)點(diǎn)：對(duì)射頻信號(hào)直接采樣，符合軟件無(wú)線電概念的定義。 ? 缺點(diǎn) ： （ 1）需要的采樣頻率太高，特別還要求采用大動(dòng)態(tài)、多位數(shù)的 A/D/A時(shí)，顯然目前的器件水平無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 （ 2）前端超寬的接收模式會(huì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)范圍有很高的要求，工程實(shí)現(xiàn)極為困難。 所以這種結(jié)構(gòu)只實(shí)用于工作帶寬不太寬的場(chǎng)合。 例：短波 HF頻段低通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) ? 對(duì)于工作頻段處于 30MHz范圍的 HF就可能采用上述結(jié)構(gòu)，因?yàn)椴蓸宇l率在100MHz左右精度為 14位的 AD已基本能滿足要求。 雙工器 濾波器 放大器 A/D 濾波器 功放 D/A DSP 軟件 : 7 5 ~ 9 0sf M H z M H ~30MHz 射頻直接帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) ? 組成結(jié)構(gòu)如圖所示： 雙工器 窄帶電調(diào)濾波器 放大器 A/D 功 放 “ 0”內(nèi)插上變頻 D/A DSP 軟件 00/4/4Sm S mff＝ (2n+1)＝ (2m+3)m/SSff窄帶電調(diào)濾波器 本結(jié)構(gòu)說(shuō)明 ? 本結(jié)構(gòu)采用了射頻直接帶通采樣原理。 ? 這種帶通采樣除了需要一個(gè)主采樣頻率 fs外，還需要 M個(gè)“盲區(qū)”采樣頻率 fsm(m= 0,1,2…M 1)， M值由下式確定： 式中， INT[x]表示取大于等于 x的最小整數(shù)。 ? 盲區(qū)采樣頻率為： ，式中， m = 0, 1,2,…,M 1對(duì)應(yīng)盲區(qū)號(hào)。 m a x2[]sfM I N Tf?2223Sm smffm???? 主采樣頻率 fs的確定主要取決于 A/D器件的性能；另外，還要考慮與后續(xù) DSP的處理速度相匹配。為減少盲區(qū)采樣頻率的數(shù)量，在最高工作頻率fmax一定的情況下， fs應(yīng)盡量選高。 ? 本結(jié)構(gòu)對(duì) A/D器件的要求是 A/D需有足夠高的工作帶寬。 ? 優(yōu)點(diǎn)：與射頻全寬開低通采樣結(jié)構(gòu)相比最大的不同就是采用的前置濾波器的差異；另外還有 A/D的采樣速率不同；最后就是對(duì) DSP的處理速度要求不同。實(shí)現(xiàn)可行性較強(qiáng)。 ? 缺點(diǎn)：前置窄帶電調(diào)濾波器和高工作帶寬的A/D（高性能采樣保持放大器）實(shí)現(xiàn)起來(lái)還是有相當(dāng)?shù)碾y度。另外，本結(jié)構(gòu)需要多個(gè)采樣頻率，增加了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。 因此，我們將介紹下面一種軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)－－寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)。 寬帶中頻帶通采樣軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu) ? 組成結(jié)構(gòu)如圖所示： 分波段 濾波器 功 放 高 放 雙工 器 一本 振 一中 放 濾 波 A/D D/A DSP (軟 件 ) fs f0 /4s＝ (2n+1)f放 大 放 大 一本 振 二中 放 本結(jié)構(gòu)說(shuō)明 ? 本結(jié)構(gòu)類似于超外差無(wú)線電臺(tái)，但常規(guī)電臺(tái)的中頻帶寬為窄帶結(jié)構(gòu)，而本結(jié)構(gòu)為寬帶中頻結(jié)構(gòu)。 ? 本結(jié)構(gòu)使前端電路設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，信號(hào)經(jīng)過(guò)接收通道后的失真也小，而且通過(guò)后續(xù)的數(shù)字化處理，本結(jié)構(gòu)具有更好的波形適應(yīng)，信號(hào)帶寬適應(yīng)性以及可擴(kuò)展性。 ? 本結(jié)構(gòu)的射頻前端比較復(fù)雜，它的功能是將射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合于 A/D采樣的寬帶中頻或把D/A輸出的寬帶中頻信號(hào)變換為射頻信號(hào)。 三種軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的等效數(shù)字譜 ? 低通采樣的軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)的數(shù)字譜： minfB maxf /2sff ()DXf 圖中的頻率全部用模擬頻率來(lái)表示的，且僅畫了正半頻率。 ? 寬帶中頻帶通采樣的數(shù)字譜： 由帶通采樣定理，采樣速率 與中頻 滿足條件： 其 AD采樣數(shù)字譜 如下圖 1所示，圖 2為中頻信號(hào)模擬頻譜 ： Sf 0f0 ( 2 1 ) 4Sffn??DXAX圖 1 /4SfB0 /2sff ()DXfDX? DX?圖 2 ()DXf0 /4Sff?B0 0 /4sff?f AX? AX?0f 當(dāng)上式中 n為偶數(shù)時(shí)，數(shù)字譜和模擬譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 ；當(dāng) n為奇數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 。所以，無(wú)論 n 取確定的何值，帶通采樣的數(shù)字譜與原始模擬帶通信號(hào)譜也是一一對(duì)應(yīng)，只是根據(jù)不同的中頻選取不同的數(shù)字模擬對(duì)應(yīng)關(guān)系而已。 ,D A D AX X X X? ? ? ???,D A D AX X X X? ? ? ???? 射頻直接帶通采樣技術(shù) 為消除因前置跟蹤濾波器和不理想而產(chǎn)生的采樣“盲區(qū)”，需要多個(gè)采樣頻率，其中包括一個(gè)主采樣頻率 fS和 M個(gè)“盲區(qū)”采樣頻率 fSm。主采樣時(shí)的數(shù)字譜和射頻信號(hào)譜分別如下二圖。 /4SfB0 /2sff ()DXfDX? DX?圖 1 這時(shí)數(shù)字譜與模擬信號(hào)譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系主要取決于前置跟蹤濾波器所處的位置，當(dāng)跟蹤濾波器（其中心頻率設(shè)為 fcent）位于偶數(shù)頻段，滿足： 00[ ( 2 1 ) ] [ ( 2 1 ) ]4 2 4 2SSc e n tf B f Bn f n? ? ? ? ? ?B0 f AX? AX?0fcentf centf跟蹤濾波器 ()AXf圖 2 射頻直接帶通采樣還存在“盲區(qū)”采樣頻帶?！懊^(qū)”頻帶的中心頻率 f0m由下式定： 式中， fS 為主采樣頻率， m為“盲區(qū)”頻帶號(hào) (m = 0,1,… M 1)，其數(shù)字譜和射頻信號(hào)譜如下圖所示 012mSmff??/4Smf /2smfB0 f ()DXfDX? DX?圖 1 B0 f AX? AX?0fcentf centf跟蹤濾波器 ()AXf 圖 2 “ 盲區(qū) ” 采樣數(shù)字譜與 “ 盲區(qū) ” 頻帶信號(hào)譜的對(duì)應(yīng)關(guān)系取決于前置跟蹤濾波器所處的位置，當(dāng)其位于偶數(shù) (m=0,2,4,6,… )“盲區(qū) ” 時(shí)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 當(dāng)其為于奇數(shù) (m=1,3,5,7,… )“盲區(qū) ” 時(shí)，其對(duì)應(yīng)關(guān)系為： 所以，無(wú)論主采樣還是 “ 盲區(qū) ” 采樣都可以用一個(gè)等效的基帶數(shù)字譜來(lái)唯一地表示射頻信號(hào)，只要確知前置濾波器在射頻頻帶上所處的位置。 ,D A D AX X X X? ? ? ???,D A
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1