基于NI PXI技術(shù)的無線電接收機技術(shù)

概述

無線射頻接收機是一個監(jiān)測系統(tǒng)，它負責(zé)從天線上接收射頻能量，然后把信號頻率降到數(shù)字化儀可接收的范圍內(nèi)進行采集，隨后就可以對信號進行諸如掃頻、頻譜分析、功率計算、調(diào)制和解調(diào)參數(shù)分析的操作。一個無線監(jiān)測接收系統(tǒng)的主要指標(biāo)應(yīng)該包括：動態(tài)范圍、靈敏度、本底噪聲、解調(diào)模式等。此文將詳細介紹基于NI PXI技術(shù)的無線電接收機技術(shù)指標(biāo)。

NI射頻架構(gòu)綜述

NI的射頻架構(gòu)基于虛擬儀器技術(shù)的概念，它包括：高性能的模塊化硬件(射頻信號分析儀PXI-5660、射頻信號發(fā)生器PXI-5670)以及高靈活性的軟件架構(gòu)(LabVIEW、頻譜分析工具包、信號調(diào)制解調(diào)工具包)(見圖1)。由于PXI平臺是基于PC技術(shù)的，用戶完全可以利用PC技術(shù)的高速發(fā)展，例如高速的CPU、大容量的內(nèi)存、高分辨率的顯示器等等。除此之外，PXI平臺還增加了專為測試測量應(yīng)用定制的定時和觸發(fā)總線，并具備堅固性、低功耗、電磁兼容性等特性。PC技術(shù)允許用戶使用通用的操作系統(tǒng)和靈活的軟件架構(gòu)。用戶可以使用LabVIEW圖形化編程環(huán)境和調(diào)制解調(diào)工具包等附加工具包來開發(fā)不同的應(yīng)用程序。

圖1 NI的射頻架構(gòu)

為了滿足日益變化的測試需求，這個架構(gòu)是最適合的。

PXI-5660的架構(gòu)

PXI-5660 是一個基于PXI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的射頻信號分析儀。它具有模塊化儀器的架構(gòu)，其中包括一個寬帶射頻的下變頻器、一個高純度的中頻數(shù)字化儀和進行頻譜測量和調(diào)制解調(diào)的軟件工具包。

采集一個射頻信號包括兩個步驟：下變頻和數(shù)字化。

下變頻模塊PXI-5600擁有20 MHz的實時帶寬，可以把信號頻率下變頻到以15 MHz為中心頻率，范圍在5~25 MHz之間。

數(shù)字化儀模塊PXI-5620擁有一個高速的ADC和板上的硬件處理能力。它由一個14位的64 MS/s的 ADC和一個數(shù)字下變頻集成電路組成。這個數(shù)字下變頻芯片可以進行實時批處理，并將任何20 MHz帶寬的信號降頻到基帶信號，這對于捕捉無線通訊的信號來說是非常理想的。同時，下變頻集成電路也可以從頻譜中產(chǎn)生復(fù)雜的I/Q數(shù)據(jù)。數(shù)字化儀模塊包括了專為數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計的具有NI專利的高速MiniMITE 集成電路。MiniMITE通過DMA方式將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)街鳈C的內(nèi)存上，從而釋放主機CPU以進行數(shù)據(jù)的分析、顯示和通訊任務(wù)(見圖2)。

圖2 PXI-5660硬件架構(gòu)

下變頻模塊首先對任何一個3 GHz范圍內(nèi)的信號進行用戶可選擇的衰減，然后進入升頻階段。得到的信號再經(jīng)過一個諧振濾波器，這是為了在信號進入多級的降頻模塊前濾去鏡像抑制。經(jīng)過降頻的信號以5 MHz_25 MHz的中頻信號輸出。下變換器使用一個高穩(wěn)定度、高精度的恒溫晶體振蕩器來驅(qū)動其它的系統(tǒng)時鐘并提供