006-02-002 业余无线电基础知识

什么是信号:

模拟信号:一个时变的物理量

数字信号:一个可变的电压值,满足:有限数量的数值;仅有时间作为变量

什么是SDR:

各类型电磁波收发设备各有特殊性,根据特定用户设计,但是功能单一,如FM/AM收音机只能收取特定频率电磁波;然而各类型收发设备的结构组成,实现原理上又大致相同。从不同点考虑主要有:收发频率,调制方式,??结构,通信协议。要实现不同电台的互联互通就要跨过这些差异带来的限制。

SDR构建了一个开放式,模块化,通用化的通信平台;将工作频段的选择,信号的调制解调等功能要求用软件完成。

构成:射频前端(放大,混频,滤波),AD/DA转换,FPGA,DSP数字信号处理器及软件端。

由于高频微波,ADC的采样频率要跟上那么经济代价过高,所以配备射频前端。

FPGA此处用于对高速模拟信号进行预处理。在工业级应用中,会考虑对FPGA的数字信号处理算法。

对于射频前端,一种典型的配置是经放大后正交解调/正交调制后放大。目的是将天线接收的高频宽带信号转为中频信号再进行模数转换(如2GHz到200MHz)/经数模转换后的中频信号转为高频信号。将信号搬运至高频的目的是使信号能够传播到更远的地方。

放大器:

LNA(接收端): 从天线获取及其微弱的不确定信号,这些信号通常是微伏级,放大至约0.5~1V

接收:

PA(发射端):从电路中获取相对强的信号,具有高SNR信噪比,必须用来提高信号功率

混频器:

就是将调制信号与载波信号相乘。

例子ADALM-PLUTO的构成:

ADI AD9363 捷变射频收发器:具备收发功能,有成套的FIR滤波,DA/ADC,混频,PA/LNA。

Xilinx ZYNQ7010:分为PS和PL两部分,该芯片集成了FPGA和ARM内核。

市面上其他典型:

HackRF One / Ettus B200 / Ettus B210 / BladeRF x40 / RTLxxxx / LimeSDR

模拟调制解调:

AM


FM

数字调制解调:

ASK


FSK

MSK,JMSK


PSK

DPSK,QPSK

正交调制,以QAM调制为例:

也就是将一个任意复信号:g_{1} (t)+jg_{2}(t)f_{c}的频率为复载波信号e^{j2\pi f_{c}t} 混频的过程。

得其实际存在的实部:g_1(t)\cos(2\pi f_c t)-g_2(t)\sin(2\pi f_c t)

解调只需要对调制信号乘上\cos(2 \pi f_c t)后高频滤波即可得到g_1(t),这是因为:

y(t)\cos(2\pi f_c t)=\frac12 g_1(t)+[\frac12g_1(t)\cos(4\pi f_c t)\frac12 g_2(t)\sin(4\pi f_c t)]

其中后一项属高频分量。

优点:可在复平面上观察信号的特征:数据偏移、压缩量、串扰、失真;同时调制解调算法简便。


参考:

楼才义 软件无线电原理与应用

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