關(guān)于ThinkRF數(shù)字寬帶接收機(jī)的100% POI計(jì)算

　　100% POI 的定義：

　　什么是頻譜儀的100% POI 指標(biāo)?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是頻譜儀在分析帶寬內(nèi)，自由運(yùn)行狀態(tài)下，以100% 的概率發(fā)現(xiàn)頻域中的事件，該事件所需最短的駐留時(shí)間。100% POI指標(biāo)是一個(gè)時(shí)間值，比如這個(gè)指標(biāo)為125us，即表示該頻譜儀在自由運(yùn)行狀態(tài)下，可以在分析帶寬內(nèi)，以100% 的概率發(fā)現(xiàn)頻域駐留時(shí)間大于125us的事件。那么如果一個(gè)事件在頻域里的駐留時(shí)間小于125us，比如50us，那么這臺(tái)頻譜儀是否就不能發(fā)現(xiàn)這個(gè)信號(hào)?非也，這臺(tái)頻譜儀仍然可能發(fā)現(xiàn)這一事件，只是概率降低而已。

　　ThinkRF數(shù)字寬帶接收機(jī)及接收機(jī)構(gòu)架

　　概述ThinkRF數(shù)字寬帶接收機(jī)主要接收器前端的構(gòu)架。

　　a、超外差接收機(jī)

　　在超外差接收機(jī)中，輸入的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換到一個(gè)較低的中頻(IF)，經(jīng)過(guò)濾波，再被數(shù)字化。在射頻輸入之后是預(yù)選濾波器組，它可抑制影響信號(hào)分析的強(qiáng)干擾信號(hào)。然后是一個(gè)低噪聲放大器(LNA)，它可降低接收機(jī)的整體噪聲系數(shù)。然后是抑制鏡像信號(hào)濾波器組，最后將信號(hào)與本振混合，輸出到第一中頻。

　　聲表濾波器(SAW)通常用于對(duì)混頻器輸出的中頻進(jìn)行濾波。濾波后的中頻信號(hào)還將再次下變頻到更低頻率的低中頻輸出。過(guò)濾后的中頻信號(hào)通過(guò)ADC 進(jìn)行數(shù)字化，數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)FPGA 模塊進(jìn)行信號(hào)處理，之后再進(jìn)一步傳送到計(jì)算機(jī)做信號(hào)處理。數(shù)字信號(hào)處理(DSP)可以是在FPGA，或在主機(jī)上。

　　這種基本的構(gòu)架可以擴(kuò)展到包括多個(gè)低噪聲放大器和多階混頻來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的系統(tǒng)規(guī)格，例如要求更低的接收機(jī)噪聲系數(shù)可能需要多個(gè)低噪聲放大器相級(jí)聯(lián)。

　　b、零中頻接收機(jī)

　　零中頻接收機(jī)也稱為直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)，本振頻率與輸入的射頻信號(hào)的相同。與超外差式結(jié)構(gòu)不同，最終信號(hào)下變頻到零中頻。相對(duì)于超外差接收機(jī)，這個(gè)構(gòu)架有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。

　　2013 IEEE AUTOTESTCON 獲獎(jiǎng)最佳技術(shù)論文

　　1. 零中頻接收機(jī)不需要使用鏡像抑制或聲表濾波器。

　　2. 超外差接收機(jī)相對(duì)于零中頻接收機(jī)，對(duì)固定帶寬的處理過(guò)程需要至少高兩倍的ADC 采樣率要求。超外差接收機(jī)的后數(shù)字化信號(hào)處理電路需要更高的操作速度。

　　由于上述原因，直接轉(zhuǎn)換接收機(jī)都不昂貴。這樣的接收器架構(gòu)已經(jīng)在常用的無(wú)線設(shè)備普遍采用，例如2.4GHz(ISM)頻段的設(shè)備。在儀器儀表中使用這種接收機(jī)有些局限，它有兩個(gè)主要弊端：

　　1. 直流偏移：輸入信號(hào)與一個(gè)相同的頻率本振混合，總會(huì)有一些本振信號(hào)，耦合到射頻端口。這個(gè)雜散信號(hào)與本振的混合，結(jié)果導(dǎo)致產(chǎn)生不必要的直流信號(hào)。這個(gè)直流信號(hào)可能屏蔽處于接收機(jī)處理的射頻波段范圍中心的較弱的信號(hào)。

　　2. 同相和正交偏移：接收機(jī)的同相和正交(I/Q)信號(hào)輸出，振幅不完全匹配，不完全正交90 度。此偏移在輸出頻譜中產(chǎn)生偽信號(hào)。

　　C、直接數(shù)字化接收機(jī)

　　直接數(shù)字化射頻輸入信號(hào)是軟件無(wú)線電系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的和最理想的前端構(gòu)架。寬帶ADC 處理的射頻信號(hào)頻率變化很廣，可高達(dá)采樣率的一半。所有隨后的處理可以在FPGA 和/或軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而處理輸入達(dá)GHz 的實(shí)時(shí)信號(hào)，需要的ADC 相當(dāng)昂貴，它們的功率消耗以及相關(guān)電路的功率消耗會(huì)很高。直接數(shù)字化構(gòu)架在軟件定義的高頻(HF)和甚高頻(VHF)接收機(jī)中已經(jīng)得到應(yīng)用。

　　ThinkRF數(shù)字寬帶接收機(jī)具有三個(gè)接收機(jī)路徑