软件无线电技术在广播发射机中的应用.pdf
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1、中国新技术新产品2024 NO.3(下)-22-信 息 技 术随着无线广播通信事业在全球范围内的快速发展,无线频率空间上的竞争日趋激烈。原有的固定带宽或固定频率点位的通信方式,不仅面临频率争夺,也面临多方干扰的实际困难1。在这样的情况下,无线广播通信亟需一种更灵活的技术方式完成通信过程。基于这种考虑,软件无线电技术应用而生。软件无线电技术利用软件手段,完成采样、调制和编码等技术工作,完全打破对于硬件设备的单纯依赖2。当然,软件无线电技术不是完全脱离硬件,而是在同一套硬件系统下,可以更灵活的定义通信模式和配置频率点与带宽。与硬件无线电技术相比,软件无线电技术在更多的硬件设备上具有通用性,针对不同
2、应用环境具有更大的灵活性3。在本文的研究工作中,将依托软件无线电技术背景,针对广播通信进行发射机的相关设计和测试。1 基于软件无线电的广播发射机典型结构分析发射机是无线广播通信的重要组成部分。由于发射机只负责向外发射有用信号,因此其中不含有其他噪声信号,发射机的处理难度比接收机降低了,其功能和结构的设计比接收器简单。1.1 超外差结构无线广播发射机有一种超外差结构,如图 1 所示。这种结构的发射器主要工作在模拟域内,因此一开始就设置了D/A 转换装置。然后通过中频滤波装置对噪声和杂质进行去除。再次,与震荡信号进行混频处理。最终经过功放放大,从天线向外发出。超外差式的发射机结构有 2 个优点。1
3、)对镜像效应有比较强的抵抗作用。2)对中频滤波器的品质要求不高,个别情况下甚至可以放弃使用中频滤波器。1.2 直上变结构直上变结构是发射机的另一种典型结构,具体的结构形式如图 2 所示。直上变结构是直接将原始信号变频至预定频段,这样就直接规避了镜像效应的产生。从图 2 的具体结构上看,整个处理过程分为 3 个步骤:首先,进行上变混频;其次,进行功率放大;最后,利用滤波器进行去噪。这种结构的无线发射机也有一些缺点,其中最突出的问题就是串扰问题。这种串扰是双向的:既有本地信号向输出信号发出的串扰,又有有用信号向震荡器的串扰。2 基于软件无线电的广播发射机的参数分析根据各参数的设计要求,这就需要其对
4、不同的信号具有较高的普适接收性能、较高的分辨性能以及较高的保真能力等。因此,对其性能影响最关键的技术参数莫过于灵敏度、噪声因子、动态跨度和互调参数,下面逐一加以分析。2.1 灵敏度一个高质量的广播发收过程可能要面对不同频率、幅度的信号。当有用信号的自身幅度很小,噪声信号幅度又很大时,有用信号就变成了微弱信号。这时,就需要接收器具有较高的灵敏度,才能从中分辨出有用信号并将其采集出来。在无线广播通信领域,灵敏度参数一般定义为公式(1)的形式。APPunit=10log(1)式中:A 为灵敏度;P 为信号功率;Punit为单位功率。软件无线电技术在广播发射机中的应用王磊(国家广播电视总局无线电台管理
5、局,北京 100045)摘 要:针对无线广播通信的技术要求,在软件无线电技术背景下完成了发射机的设计。首先,对比了广播通信领域常见的两种发射机结构,超外差结构和直上变结构。其次,对发射机设计所需的参数进行分析,包括灵敏度、噪声因子、频率区间、发射功率和发射效率。再次,进行了发射机的结构设计,这是一种双变频超外差结构。最后,对这种发射机的结构进行变频性能分析。它可以完成3种形式的变频,体现了软件无线电技术的灵活性。关键词:无线通信;广播通信;软件无线电;性能测试中图分类号:TN923文献标志码:A图 1 无线广播发射机的超外差结构中国新技术新产品2024 NO.3(下)-23-信 息 技 术灵敏
6、度参数主要受到通信信道固有热噪声、震荡器本震噪声以及放大器本底噪声的影响,此外,装置的失真度对灵敏度也有一定的制约。2.2 噪声因子噪声因子和噪声系数是信号处理领域常用的参数指标,对于无线广播通信的接收器来说,这 2 个参数也非常重要。噪声因子的一般定义格式是输入信噪比和输出信噪比的商,如公式(2)所示。FSNRSNRSNSNinoutiioo=(2)噪声系数与噪声因子之间有直接对应关系,如公式(3)所示。NF=10logF(3)在一个电气装置中,每个元件都会有其固有噪声。因此,装置对应的总体噪声是各元器件噪声以某种方式组合在一起的效果。这体现在噪声系数上,就表现出装置总的噪声系数和各元器件噪
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