摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了軟件無(wú)線電的概念、特點(diǎn)和基本結(jié)構(gòu),著重分析了軟件無(wú)線電技術(shù)對(duì)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(wèn)題。

    關(guān)鍵詞：軟件無(wú)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(hào)處理器(DSP)和A/D變換器的性能在成倍的提高,使得軟件無(wú)線電在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上成為可能,從而引起了人們對(duì)于軟件無(wú)線電技術(shù)研究的興趣。軟件無(wú)線電的功能主要由軟件實(shí)現(xiàn),通過(guò)運(yùn)行不同的算法,實(shí)時(shí)的配置信號(hào)波形,從而提供各種語(yǔ)音編碼、信道調(diào)制、載波頻率、加密算法的無(wú)線電通信業(yè)務(wù)。

    軟件無(wú)線電最初起源于軍事通信。由于軟件無(wú)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(tái)很容易綜合為一個(gè)整體,能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型電臺(tái)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(shí)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(wú)線電是一種“純軟件”的電臺(tái),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(guò)DSP芯片采用軟件編程實(shí)現(xiàn)。無(wú)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(gè)靈活的寬帶射頻前端,對(duì)信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚�。以下針�?duì)軟件無(wú)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(wèn)題。

軟件無(wú)線中的射頻前端

    系統(tǒng)要求

    理想的軟件無(wú)線電臺(tái)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(gè)電臺(tái)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(wú)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(wú)雜散噪聲動(dòng)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(wèn)題,ADC的高功耗需求很難使電臺(tái)成為便攜式。理論計(jì)算,對(duì)于1個(gè)采樣保持A/D轉(zhuǎn)換器件（5GHz,18bit）的最小功率也要超過(guò)10W。因此,就目前的A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo),無(wú)法實(shí)現(xiàn)理想的軟件無(wú)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
MAX100	8	500	5V/5.2W	45
ADC12662	12	1.5	5V/200mW	70	-80
AD6640	12	65	5V/710mW	68	-80