摘要：本文簡要介紹了軟件無線電的概念、特點和基本結(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)計中的實際問題。
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現(xiàn),通過運行不同的算法,實時的配置信號波形,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,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,能夠方便地實現(xiàn)與新業(yè)務(wù)、新技術(shù)和通信標準的兼容。
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現(xiàn)。無論在機械結(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,對信號進行適當?shù)奶幚怼Ｒ韵箩槍浖䶮o線電的實際特點,討論了實現(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芯片的性能仍達不到所需的技術(shù)指標,使得這種構(gòu)想無法付諸實踐。
根據(jù)RF頻率和奈奎斯特采樣定理可知,若ADC直接置于接收機的射頻前端,要求A/D變換器高端采樣速率至少為6GHz,且應該具有120dB以上的無雜散噪聲動態(tài)范圍（SFDR）。而實際中的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)換器的性能指標如表1所示,遠遠達不到系統(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,無法實現(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
| 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 |
