软件无线电发射机PPT格式课件下载.ppt

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活性、开放性的新一代无线通信系统。

32.2.软件无线电的基本结构软件无线电的基本结构软件无线电的软件无线电的结构结构：

主要由：

主要由天线天线、射频前端射频前端、宽宽带带A/D-D/AA/D-D/A转换器转换器、通用或专用数字信号处理器通用或专用数字信号处理器以及各种以及各种软件软件组成。

组成。

射频处射频处理前端理前端A/DD/A数字信号处理软数字信号处理软件件4n基于采样方式的不同，软件无线电的组成基于采样方式的不同，软件无线电的组成结构可以分成以下结构可以分成以下33种：

种：

11）射频低通采样结构）射频低通采样结构22）射频带通采样结构）射频带通采样结构33）宽带中频带通采样结构）宽带中频带通采样结构52.12.1射频低通采样软件无线电结构射频低通采样软件无线电结构射频低通采样数字化的软件无线电，其结构简洁，把射频低通采样数字化的软件无线电，其结构简洁，把模拟电路的数量减少到最低程度，是模拟电路的数量减少到最低程度，是最理想最理想的软件无线电的软件无线电结构。

结构。

62.22.2射频带通采样软件无线电结构射频带通采样软件无线电结构射频带通采样软件无线电结构在射频带通采样软件无线电结构在A/DA/D前采用了窄带电调前采用了窄带电调滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低了滤波器，根据所需的处理带宽进行带通采样，从而降低了对对A/DA/D采样速率和后续采样速率和后续DSPDSP处理速度的要求。

此结构将会成处理速度的要求。

此结构将会成为未来软件无线电发展的为未来软件无线电发展的主流主流。

72.32.3宽带中频带通采样软件无线电结构宽带中频带通采样软件无线电结构宽带中频带通采样软件无线电结构类似于中频数字化宽带中频带通采样软件无线电结构类似于中频数字化接收机的结构，采用了多次混频体制或叫超外差体制。

其接收机的结构，采用了多次混频体制或叫超外差体制。

其主要特点是中频带宽更宽，所有调制解调等功能全部由软主要特点是中频带宽更宽，所有调制解调等功能全部由软件加以实现，是近期软件无线电一种比较件加以实现，是近期软件无线电一种比较可行可行的设计方案。

的设计方案。

8n软件无线电的发射机的基本组成结构为：

软件无线电的发射机的基本组成结构为：

n本节将讨论本节将讨论3种不同的发射机数学模型种不同的发射机数学模型：

单通道发射机数学模型单通道发射机数学模型多通道发射机数学模型多通道发射机数学模型信道化发射机数学模型信道化发射机数学模型3.3.软件无线电发射机数学模型软件无线电发射机数学模型基带基带调制调制上变频上变频功率功率放大放大天线或天线或介质介质93.1单通道软件无线电发射机模型单通道软件无线电发射机模型n任何一个无线电信号均可表示为：

任何一个无线电信号均可表示为：

式中，式中，分别表示该信号的幅度调分别表示该信号的幅度调制信息和相位调制信息，制信息和相位调制信息，为信号载频。

为信号载频。

n对上式进行数字化，可得：

对上式进行数字化，可得：

式中，式中，为采样间隔，上式可简为采样间隔，上式可简化为：

化为：

10n为便于进行信息调制，通常进行正交分解：

为便于进行信息调制，通常进行正交分解：

式中式中:

n也就是说，给定任何一种调制方式，就可以计算也就是说，给定任何一种调制方式，就可以计算出相应的两个正交分量出相应的两个正交分量I（n）,Q（n），然后分别与，然后分别与两个正交本振两个正交本振相乘并求和，即可得到调制信号相乘并求和，即可得到调制信号S（n）。

正交正交调制调制信号产生信号产生I（n）Q（n）S（n）11n由于两个正交基带信号由于两个正交基带信号I（n）、Q（n）的带宽仅为信号的带宽仅为信号带宽，为使产生的基带信号与后面的采样速率相带宽，为使产生的基带信号与后面的采样速率相匹配，在进行正交调制之前必须通过匹配，在进行正交调制之前必须通过内插内插把低数把低数据速率的基带信号提升到采样频率上，整个实现据速率的基带信号提升到采样频率上，整个实现过程如下图。

本结构又称基频发射机。

过程如下图。

基带基带正交正交信号信号产生产生I（m）Q（m）S（n）III（n）Q（n）12n如何用目前中低速采样率的发射机来产生更高频如何用目前中低速采样率的发射机来产生更高频率的信号：

率的信号：

1）利用模拟上变频的办法来实现。

）利用模拟上变频的办法来实现。

2）采用内插技术实现数字上变频。

）采用内插技术实现数字上变频。

n内插技术的基本原理：

内插技术的基本原理：

设调制模型产生的数字谱为：

对对S（n）进行进行I倍内插倍内插后的信号谱为：

后的信号谱为：

0fS（f）0fSl（f）13n用用数字带通滤波器数字带通滤波器滤出第滤出第m次镜频，就相应得次镜频，就相应得到了载频为到了载频为m倍于基带载频倍于基带载频（m=1）的高频信号。

的高频信号。

基带基带正交正交信号信号产生产生I（m）Q（m）S（n）I1I1I2FIRDAS（t）数字带数字带数字带数字带通滤波通滤波通滤波通滤波器器器器14n数字带通滤波器实现起来比较困难，可以采用数字带通滤波器实现起来比较困难，可以采用下面的模拟域滤波方案：

下面的模拟域滤波方案：

电电调调滤滤波波器器基带基带正交正交信号信号产生产生I（m）Q（m）S（n）I1I1I2DAS（t）模拟带通模拟带通模拟带通模拟带通滤波器滤波器滤波器滤波器15n上面结构要求上面结构要求D/A要有相当高的转换速率，为避要有相当高的转换速率，为避免内插给免内插给D/A带来的负担，可以设想把内插移至带来的负担，可以设想把内插移至D/A之后通过模拟接零开关来实现，如下图：

之后通过模拟接零开关来实现，如下图：

零点零点电电调调滤滤波波器器基带基带正交正交信号信号产生产生I（m）Q（m）S（n）I1I1DAS（t）模拟带通模拟带通模拟带通模拟带通滤波器滤波器滤波器滤波器开关说明：

接地时间开关说明：

接地时间接信号时间接信号时间16Q2（m）基带正交基带正交信号产生信号产生I2（m）S2（n）II基带正交基带正交信号产生信号产生I1（m）Q1（m）S1（n）II基带正交基带正交信号产生信号产生IL（m）QL（m）SL（n）IIDA镜频滤镜频滤波器波器S（t）零点零点3.2多通道软件无线电发射机模型多通道软件无线电发射机模型17n本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发本结构其实就是多个单通道发射机构成的并行发射机。

射机。

n本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单本结构可以同时发射的多个信号只能位于某个单通道发射机的频段内，即：

通道发射机的频段内，即：

183.3信道化软件无线电发射机模型信道化软件无线电发射机模型n前面的两种模型只能对单个信号或有限几个信号进前面的两种模型只能对单个信号或有限几个信号进行调制发射，如果信道数比较多，则多通道方案就行调制发射，如果信道数比较多，则多通道方案就显得过于复杂。

显得过于复杂。

n信道化模型不仅能同时发射整个处理带宽（信道化模型不仅能同时发射整个处理带宽（0fs）内所有信道上的信号，而且运算效率高，实时处理内所有信道上的信号，而且运算效率高，实时处理能力强，结构简单。

能力强，结构简单。

n本结构核心与信道化接收机相同，都是基于多相滤本结构核心与信道化接收机相同，都是基于多相滤波器，通过内插的方式来实现的。

波器，通过内插的方式来实现的。

19信道化发射机直接频谱搬移过程：

信道化发射机直接频谱搬移过程：

1）对对i个待发射基带复信号个待发射基带复信号mi（t）进行频率为进行频率为fs的的采样，得到的数字谱如下图所示：

采样，得到的数字谱如下图所示：

2）对）对进行进行I倍内插和滤波后得到的数倍内插和滤波后得到的数字谱为下图所示：

字谱为下图所示：

203）然后分别用移频因子）然后分别用移频因子把基带移至把基带移至处，如下图所示：

处，如下图所示：

其中其中由下式确定：

由下式确定：

0为了简化，修改移频方法如下图所示：

为了简化，修改移频方法如下图所示：

021整个频谱搬移过程的原理图：

整个频谱搬移过程的原理图：

m0（k）IIm1（k）Iml-1（k）h（n）h（n）h（n）y0（n）y1（n）yl-1（n）y（n）内插上变频内插上变频DA镜频滤镜频滤波器波器S（t）零点零点224.4.软件无线电发射机的结构软件无线电发射机的结构n外差式发射机外差式发射机n零中频发射机零中频发射机n低中频发射机低中频发射机234.1外差式发射机（外差式发射机

（1）模拟模拟中频结构中频结构244.1外差式发射机（外差式发射机

（2）数字数字中频结构中频结构25n外差式发射机优点外差式发射机优点本振仅需要在一个频率上实现相位正交和幅度本振仅需要在一个频率上实现相位正交和幅度平衡，易于实现平衡，易于实现整个系统性能良好整个系统性能良好n外差式发射机缺点外差式发射机缺点需要多级变换，系统复杂度较高需要多级变换，系统复杂度较高至少需要两个本振至少需要两个本振需要特定的中频滤波器，对应结构的接收机不需要特定的中频滤波器，对应结构的接收机不易单片实现易单片实现264.2零中频发射机（零中频发射机

（1）模拟模拟正交直接变换结构正交直接变换结构274.2零中频发射机（零中频发射机

（2）数字数字正交直接变换正交直接变换单单DAC结构结构284.2零中频发射机（零中频发射机（3）数字数字正交直接变换正交直接变换双双DAC结构结构29n零中频发射机优点零中频发射机优点系统层次少，复杂度低，易于集成系统层次少，复杂度低，易于集成由于没有中频，镜像信号与所需信号完全重合，由于没有中频，镜像信号与所需信号完全重合，滤波器大为简化滤波器大为简化n零中频发射机缺点零中频发射机缺点本振需要保证相位正交和幅度均衡的两路输出本振需要保证相位正交和幅度均衡的两路输出有直流偏移失真有直流偏移失真需要宽带混频器需要宽带混频器功放线性化电路需要工作在整个频带内功放线性化电路需要工作在整个频带内本振信号会通过天线泄露本振信号会通过天线泄露304.3低中频发射机低中频发射机n与外差式发射机相比，由于两次变频都采用了正交与外差式发射机相比，由于两次变频都采用了正交上变频，因此可以很好地抑制镜像信号的产生，大上变频，因此可以很好地抑制镜像信号的产生，大幅降低后级滤波器的实现难度幅降低后级滤波器的实现难度n能消除零中频发射机的本振泄漏和本振牵引等问题，能消除零中频发射机的本振泄漏和本振牵引等问题，易于集成化，综合性能较好易于集成化，综合性能较好315.5.发射机功放线性化发射机功放线性化n通信系统普遍采用线性调制方式，信号包通信系统普遍采用线性调制方式，信号包络起伏变化，因此发射机需要能够实现线络起伏变化，因此发射机需要能够实现线性放大性放大n非线性放大的后果：

非线性