最大程度扩大无线电动态范围的方法

　　大致来说，软件定义无线电(SDR)是指信号链的一部分是软件的任何无线电。具体来说，它会具有以下部分或全部特性：宽带、多频段、多模式、多 数据速率、软件可重新配置，并且其数字转换(接收或传输)会尽可能靠近天线。请注意，该描述也适用于现代信号(频谱)分析仪等RF仪器仪表。

　　一般认为是德克萨斯州加兰的E-Systems(现Raytheon)公司在1984年构建了第一台软件定义的基带接收器，而第一台软件定义的 基带收发器可能是WSC-3(v)9，由E Systems加利福尼亚州佛罗里达圣彼得堡分部在1987年为Patrick AFB设计的。1989年，Haseltine和Motorola c.又为Rome AFB开发出了更新的无线电产品Speakeasy。现代的示例包括卫星和地面无线电、军事联合战术无线电系统(JTRS)以及几乎任何蜂窝或陆地移动无 线电终端或基站。

　　从理论上来说，要使数字转换和信号处理正常工作，我们应该具有线性时不变系统，但实践告诉我们，将一系列模拟器件连在一起后就没有这么理想了。 不过，通过精心挑选元件和分布增益，您可以在保持灵敏度的同时最大程度地扩大SDR的动态范围。而且，无论SDR是通信接收器基站还是信号分析仪，都适用 相同的规则。

　　在一些标准通信系统(例如，蜂窝系统)中，SDR在受控环境中工作，也就是说，标准阐明了针对接收器和发射器的要求，而载波则为标准增加了裕 量。在其他一些系统(如军事、业余和陆地移动无线电)中，环境不受控制，也就是说，最近的发射极可能就在隔壁，最远的可能刚好在视距的耳语范围内。

　　因此，在开始设计之前，您需要先制定一份检查清单：

　　●标准有哪些要求?

　　●所需的最小和最大信号电平是多少?

　　●需要多少滤波?

　　●哪些图像滤波器、通道滤波器和抗混叠滤波器可用?

　　●滤波器中的群延迟是否会产生问题?

　　●您使用的是什么架构?零中频、单通道、双通道或三通道转换

　　●您目前如何生成正交信号?

　　●在模拟还是数字(IF采样)域中?

　　选择ADC本身就值得讨论。ADC的动态范围可确定系统架构(反之亦然)。首先，我们要查看信号带宽和采样频率(准确的采用频率通常由时钟和/ 或帧速率等数字信号处理要求确定)。为了获得ADC的满量程SNR，尤其是对高输入频率采样时，能否生成足够良好的时钟，从而在不降低ADC的指定SNR 的情况下以所需的频率采样?要使系统成为线性时不变系统，ADC必须提供足以支持所需信号、干扰信号以及增加的裕量的动态范围，以支持信号衰落和AGC响 应时间。

　　那么，多大的动态范围才够呢?性能最高的软件定义无线电(和RF实验室仪器)通常采用14至16位高速ADC，从而以尽可能高的频率对带宽高达 250 MHz的信号采样。为了按照标准(如802.11等字母数字组合)测试频带最宽的信号，行业偏向于使用14b AD9680等双通道高速ADC在I和Q带宽等于或高于500 MHz的基带中对I和Q信号进行正交采样。一些应用程序需要更小的动态范围，因此通常使用12b的GSPS ADC(如AD9625)来“抓取”带宽为500 MHz的频谱块，并使用集成数字下变频器来调低其基带频率。

　　ADC的动态范围是模拟和数字滤波之间的基本权衡。更多的模拟滤波会缩小干扰信号的幅度以及ADC的所需范围，这就必须对所需的信号和干扰信号 进行数字转换以保持线性系统。但是，模拟滤波并不是理想的方式，它可能会出现群延迟和相位。在系统级别，模拟域的大量滤波操作也意味着可能要进行大量费用 高昂的机械屏蔽工作以保持滤波器隔离，并且可能需要在多个IF级联多个滤波器以最大程度地减少滤波器周围漏电的情况。相反，数字滤波器具有出色的形状因 子，没有漏电，其特性近乎理想，但需要提高ADC的动态范围以支持信号和干扰信号。

　　孰优孰劣似乎显而易见，但您必须将接收器设计为可在所有工作条件下保持对ADC的线性输入。例如，这需要您将AGC的响应时间结合到ADC的裕量中，也就是说，允许特定数量的dB作为裕量以考虑AGC反应期间的输入信号变化，这样接收器不会因信号电平变化而出现过载。