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。
图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。
图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I、Q中频接收机
图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
图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
图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。
图6 交织采样时中频软件无线电电固的DDC和滤波器元件
图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。
图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。
圖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。
图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。