软件无线电技术及其在超低频接收机中的应用研究

　　以现代通信理论为基础，以数字信号处理为核心，以微电子技术为支撑的软件无线电技术自从1992年由Jeo Mitola提出以来，就得到了全世界无线电领域的广泛关注。由于软件无线电所具有的灵活性、开放性等特点，人们普遍认为软件无线电将使无线通信，甚至整个无线电领域产生重大变革，并由此推动电子信息技术及其相关产业(集成电路)的迅速发展，最终在全世界范围内形成巨大的软件无线电产业市场，产生巨大的经济效益，推动社会和技术进步。

　　1　软件无线电的基本概念

　　软件无线电是指具有用软件实现各种功能特点的无线电台(如移动通信中的移动电话、基地电台、军用动态等)，他的研制主要由低成本、高性能的A/D/A转换器和DSP处理器组成，理想的软件无线电框图如图1所示。

　　由图1可见，软件无线电主要由天线、射频前端、A/D/A转换器和DSP处理器等几部分组成。软件无线电的基本思想是：宽度A/D/A变换尽可能早地将接收到的模拟信号数字化，最大程度地通过软件来实现电台的各种功能。软件无线电的特点是其完全可编程性。接收时，信号经过RF处理和变换，由宽带A/D数字化，通过可编程DSP模块实现各种所需信号处理，并将处理后的数据送至多功能用户端。发射时，和上述情况类似。

　　2　软件无线电实现的关键技术

　　一个典型可实现的软件定义的数字无线电系统，可以引用数字移动通信中的移动台和基站来进一步分析和说明其实现的关键技术。不论是移动台还是基站，他们都含有宽带天线、多波段射频转换器、宽带A/D/A转换器以及通用可编程处理器、存储器、电源以及总线结构等。实现的关键技术可以归纳为宽带射频段、高速中频段、可编程的基带段以及总线控制4大部分。

　　2.1　宽带多频段天线与射频前端

　　软件无线电台应该在多频段下工作，必须应用宽带、低损耗天线。美国已研究出几个倍频程的天线，但效率偏低。就目前水平而言，研制出一种全频段天线是不可能的。对于大多数系统只要覆盖不同频段的几个窗口，而不必覆盖全部频段，故可以采用组合式多率范围，主要完成低噪声放大、滤波、混频、自动增益控制(AGC)以及输出功率放大等功能。宽带低噪声前置放大器可达到几个倍频程，这无论是在器件上还是在电路设计上都没有困难，几个倍频程的宽带功放则需要很好地选择器件并使用电路CAD优化技术。

　　2.2　宽带A/D/A转换器

　　软件无线电的一个显著特点是将A/D变换尽可能地靠近天线，他要求A/D器件具有较高的性能。评价A/D变换器性能的参数包括：信噪比(SNR)、无寄生动态范围(SFDR)、互调失真(TMD)、采样速率和采样精度，采样速率主要由信号带宽决定，同时必须考虑到采样后处理精度的要求。现有的A/D转换器还不能同时满足这2个要求，可以采用多个A/D并联的方式进行使用，或者采用ΣΔA/D转换器。