軟件無線中的寬帶射頻前端 摘要：本文簡要介紹了軟件無線電的概念、特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu)，著重分析了軟件無線電技術(shù)對射頻前端的性能要求，以及射頻前端設(shè)計(jì)中的實(shí)際問題。 關(guān)鍵詞：軟件無線電 寬帶射頻前端 前饋 adc

引言

隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理器(dsp)和a/d變換器的性能在成倍的提高，使得軟件無線電在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上成為可能，從而引起了人們對于軟件無線電技術(shù)研究的興趣。軟件無線電的功能主要由軟件實(shí)現(xiàn)，通過運(yùn)行不同的算法，實(shí)時的配置信號波形，從而提供各種語音編碼、信道調(diào)制、載波頻率、加密算法的無線電通信業(yè)務(wù)。

軟件無線電最初起源于軍事通信。由于軟件無線電的完全可編程性、軟件化、模塊化以及寬頻段多功能等特點(diǎn)，使得各種電臺很容易綜合為一個整體，能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型電臺間的直接互通，在提高各軍兵種協(xié)同作戰(zhàn)能力中發(fā)揮了重要作用。而且，功能的軟件化、模塊化，減輕了系統(tǒng)的尺寸、重量，同時縮短了開發(fā)周期，能夠方便地實(shí)現(xiàn)與新業(yè)務(wù)、新技術(shù)和通信標(biāo)準(zhǔn)的兼容。

理想的軟件無線電是一種“純軟件”的電臺，如圖1所示，a/d變換器單元緊靠射頻天線，除低噪聲放大器、功率放大器以及電源等模塊外，絕大部分功能均可通過dsp芯片采用軟件編程實(shí)現(xiàn)。無論在機(jī)械結(jié)構(gòu)還是電器特性上均采用模塊化、開放式結(jié)構(gòu)。然而，基于目前的技術(shù)水平，只能進(jìn)行中頻處理。因此，仍需要一個靈活的寬帶射頻前端，對信號進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚�。以下針對軟件無線電的實(shí)際特點(diǎn)，討論了實(shí)現(xiàn)模擬射頻前端的一些問題。

軟件無線中的射頻前端

系統(tǒng)要求

理想的軟件無線電臺應(yīng)完全數(shù)字化，一般要求在數(shù)字化處理之前僅做極少的模擬處理，這樣才能使整個電臺系統(tǒng)具有充分的靈活性。然而，由于目前工藝水平和技術(shù)的限制，a/d轉(zhuǎn)換器以及dsp芯片的性能仍達(dá)不到所需的技術(shù)指標(biāo)，使得這種構(gòu)想無法付諸實(shí)踐。

根據(jù)rf頻率和奈奎斯特采樣定理可知，若adc直接置于接收機(jī)的射頻前端，要求a/d變換器高端采樣速率至少為6ghz，且應(yīng)該具有120db以上的無雜散噪聲動態(tài)范圍（sfdr）。而實(shí)際中的a/d轉(zhuǎn)換器最多僅能提供20mhz的帶寬和80db的sfdr，幾種a/d轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)如表1所示，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到系統(tǒng)要求。若再考慮功耗問題，adc的高功耗需求很難使電臺成為便攜式。理論計(jì)算，對于1個采樣保持a/d轉(zhuǎn)換器件（5ghz，18bit）的最小功率也要超過10w。因此，就目前的a/d轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)，無法實(shí)現(xiàn)理想的軟件無線電結(jié)構(gòu)。

表1 幾種a/d變換器的主要技術(shù)指標(biāo) 名 稱 分辨率（位） 采樣速率（msps） 功 耗 snr（db） sfdr(db) ad9042 12 41 +5v/575mw 70 -82 adc3120 14 20 ±15v±5v/5w 75 -90 spt7870 10 100 ±5v/1.7w 56 -58 ltc1410 12 1.25 5v/160mw