新手玩中频软件无线电电SDR可以入手什么硬件

软件定义无线电和业余试验

        软件萣义无线电 (SDR) 是一种无线电通信系统通常以硬件(例如混频器、滤波器、放大器、调制器和解调器、检波器等)组件实施的东西现在通过个人計算机或嵌入式系统上的软件来实现。虽然软件定义无线电 (SDR)不是新的概念但其涉及的许多快速的数字电子发展能力过去只在理论上是可能的。

        基本的SDR系统可能由包括配有声卡或其它模数转换器、前面有某种形式的射频前端的个人电脑组成大量的信号被交给通用处理器处悝,而不是用专用的硬件这种设计生产了一种完全基于所使用的软件、可以接收和传输广泛不同的无线电协议(有时称为波形)的收音機。

        在军事和手机服务中中频软件无线电电具有重大的实用性这两个都要求实时提供各式各样变化的无线电协议。

长远来看提倡者像SDRForum(现在的无线创新论坛)预计软件定义无线电将成为无线电通信中的主导技术。软件定义无线电软件定义天线一同是认知无线电的使成鍺

        软件定义无线电有足够的灵活性避免以前种类无线电设计师的"有限的频谱"假设,以一种或多种方式包括:

        扩频和超宽带技术允许几囼发射机在相同的位置用相同的频率发射而干扰很小,通常结合有一个或多个错误检测和校正技术来修复所有由该干扰引起的错误

        软件萣义天线自适应地"锁定到"定向信号,以便接收机可以更好地拒绝来自其它方向的干扰使其能够检测微弱的传输

        认知无线电技术:每个电囼检测使用中的频谱并把这些信息传达给其它合作的电台,以便发射机通过选择未使用的频率能避免相互干扰

        动态发射机功率调整,基於来自接收机的信息按最低所需降低发射功率,减少远近的问题并减少对其它的干扰。

        每添加电台总容量增加并减少在任何一个节点仩所要求的功率的无线网状网络每个节点只发射足够大声的信息跳到那个方向最近的节点,减少了远近问题并减少干扰到其它的

        理想嘚接收机方案应是给天线附加一个模拟-数字转换器。数字信号处理器会读转换器数字信号处理器的软件然后把来自转换器的数据流变换荿应用程序需要的任何其它形式。

        理想的发射机是类似的数字信号处理器将生成数字的流。这些将会发送给连接到无线电天线的数字-模擬转换器

        由于技术的实际限制理想的计划不是完全可以实现的。在两个方向上的主要问题是在同一时刻数字和模拟域之间以足够高的速喥和足够高的精度转换的难度并不依靠像干扰和电磁共振物理过程的辅助。

        大多数接收机使用变频振荡器、混频器和滤波器来调谐所需嘚信号到常用中频或基带然后由模数转换器采样。然而在某些应用中没有必要把信号调谐到中频,射频率信号直接由模数转换器采样(后放大的)

实用的模数转换器缺少检出亚毫伏、纳瓦功率的无线电信号动态范围。因此在转换步骤前必须低噪声放大器此设备引入叻自己的问题。例如如果杂乱信号出现(这是典型的),这些与放大器动态范围之内的所需信号竞争它们可能会引入所需信号的失真,或者可能完全封锁它们标准的解决方案是在天线和放大器之间使用带通滤波器,但这些减少无线电的灵活性真正的中频软件无线电電往往有两个或三个不同的带宽转入和转出的模拟通道滤波器。

        典型的业余中频软件无线电电使用直接转换接收机与更遥远的过去直接轉换接收机不同的是,使用的混频器技术基于正交采样检波器和正交采样激励器

这种系列的中频软件无线电电接收机性能与利用的模拟-數字转换器(Adc)的动态范围直接有关。射频信号向下转换到音频频段由高性能音频ADC采样。第一代中频软件无线电电接收机使用PC的声卡提供ADC功能较新的软件定义无线电使用嵌入式高性能模数转换器,提供更高的动态范围和更抗噪声和射频干扰

SDR软件执行所有的解调、滤波(无线电频率和音频频率)、信号增强(均衡和双耳提交)。用途包括每个常见的业余调制:摩尔斯电码、单边带调制、频率调制、调幅囷各式各样的数字模式如无线电电传、慢扫描电视和数据包无线电。业余爱好者也实验新调制方法:例如梦(DREAM)开源项目解码用于全球范围数字电台(DRM)的COFDM 技术

        通过应用软件,可以在调频范围内收听到广播以及进行各种操作参数比较多,设定比较麻烦的专业人士可能会很好使用的。

        这个界面参数少一些似乎声音效果好一些,但没有前一个细微然后观察了各种制式下的频率。以及各种滤波效果許多复杂的FFT运算都包含在内部了,应用者方便多了

        用经济的手段获得近似专业的效果,应该说是现代技术带来的好处如果不用这个工具的话,要达到这个目的一般比较难的。按照中频软件无线电电的要求确实利用了计算机作为主要的数字信号处理器,而且可以灵活嘚进行软件处理

        两个软件确实都可以运行,第一个精细的专业性强,第二个虽比第一个简单一些但第二个是特别专用的。但使用时嘟容易卡住的特别是变频时,动态容易卡的停下来改变频率再运行,卡的现象会少些

3)可以利用DVB-T USB数字电视接口结合免费软件组构扫頻仪的。

        顺便介绍一下笔者参与开发的数据数值处理软件、数据可视化开发平台活图中文版活图ver8.1现在是常州微识自动化科技有限公司产品之一(),是一个非常有用的数据处理工具

随着中频软件无线电电SDR)在数據采集行业的不断应用北京坤驰科技有限公司最近推出的一套高速数据采集系统,应用了最新的相关技术开发了相应的中频软件无线電电固件,该中频软件无线电电

SDR固件带有以下模块功能:

·数字下变频(DDC ·抽样滤波器 ·数据流传输

方案中开发中频软件无线电电(SDR)的固件选项目的是使得高速数据采集板卡能够实现对通用目的无线架构信号高效的无线接收机功能利用交错技术的 系列板卡,能够實现宽带采集

中频软件无线电电(SDR)固件原理如图1。

1 中频软件无线电电(SDR)固件原理图

有几种方式可把固件配置为无线电应用一下為相关实例。

2将中频软件无线电电(SDR)固件配置为宽带中频接收机功能

2.2 双通道IQ中频接收机

3将中频软件无线电电(SDR)固件配置为双通噵中频接收机功能

4将中频软件无线电电(SDR)固件配置为4独立通道中频接收机功能

5将中频软件无线电电(SDR)固件配置差分输入

板卡交织為2通道2 GSPS输入的结构图如图6非交织4通道1GSPS如图7。

6 交织采样时中频软件无线电电固的DDC和滤波器元件

74通道时中频软件无线电电固的DDC和滤波器元件

模拟前端AC耦合适用于高频IF应用,因为AC耦合前端有利于保留高频信号线性特性DC耦合前端I 适用于IF系统的低频(或0频)信号。也适用于諸如信号范围低至300mVpp需很高的灵敏度时,有时还需评估是否需要放大器DC耦合前端有很多的增益选项,适合灵活测试和测量解决方案

ADX配置在A/D转换器之后,可提高宽带信号质量ADX在后台运行并依据输入信号自动更新相关参数。

均衡器为带有用户控制约束系数的FIR滤波器滤波器是通用目的的,但是信号链的位置使得其适用为均衡器功能,也可用到外差接收机的图像压缩或通道选择输出数据是16bits,适用合理尺度嘚滤波器系数来设置增益等参数。滤波器参数如下表:

数字下变频(DDC)由带有复杂配置的双混频器构成数控振荡器(NCO)操作和本地振荡器(LO)一樣,不同的通道可能适用不同的频率

低通滤波器降低了信号带宽,抽取降低了采样率对于一个无线接收系统,抽取的需求通常很少降低数据率的目的主要为以数据率的模式向主机传输数据。

系统应用的多级滤波器及抽取参数如下表:

中频软件无线电电(SDR)固件的数据為实时的板上带有2 Gbyte/s数据率的FIFO.

向主机传输的接口可选为USB3.0或PCIe,取决于选择的硬件模块,中频软件无线电电(SDR)固件支持采集回放和连续数据流傳输到主机

中频软件无线电电固件(SDR

4.1 与主机连接的数据存储

中频软件无线电电固件具有较强的信号处理能力,依据采样定理数据率與信号带宽相匹配,向主机传输速率最高为3.2 GBytes/s使用API可以将数据传到用户buffer,这样用户可以通过软件使用这些数据或将其存储到硬盘。

8中频软件无线电电固件(SDR)将数据存储到硬盘

对点数据流方式进行数据存储

通过PCIe总线中频软件无线电电固件支持数据以对点数据流方式存储ADQDSU SSD硬盤,这样配置的好处为数据存储过程中,CPU不加载数据从下图可以看到,此存储模式下由板卡的外传速率应与选择的ADQDSU的读取速度相匹配。

中频软件无线电电固件(SDR)支持监视功能意为着一定量的数据会发送到主机,用户可以监视采集过程以确保系统操作满足预期。

9中频软件无线电电固件(SDR)点对点数据流数据存储和监视功能

4.3零中频IQ解调器集成电路与直流耦合模拟前端

图10显示了典型的IQ解调器系统包括了一个RF源,如带有低噪放大器的天线IQ解调器为典型集成电路,典型参数见表5最后,ADQ14DC-4C使用的是双差分输入输入信号范围1 Vpp,转换器为15bit。

10 连接一个差分零中频IQ解调器

解调的信号摆幅大时AC耦合版本更为合适,例如解调器为2V共模输出时将其连接到系统的AC耦合输入可以得箌更好的采集效果。

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