射频
技能和无线电怎样联系起来?
现代射频仪器现已从单纯的丈量设备开展成为重要的体系规划东西。这种开展得益于软件无线电(SDR)引发的各种技能。软件无线电所具有的灵敏性正在掀起无线通信职业以及射频测验仪器的革新。
20世纪80年代末，??工程师们开端测验软件无线电设想。曩昔，无线电需求依赖于杂乱模仿电路才干发送和接纳射频和微波信号以及完结对信息信号的编码和解码。软件无线电的开端设想是运用通用无线电来进行信号发送和接纳，一起在软件中履行多个物理层功用(如调制和解调)。
WalterH.W.Tuttlebee在其宣布的文章SoftwareDefined Radio:Origins，DriversandInternaTIonal PerspecTIves中写到：软件无线电开端的一些典型运用包含军用无线电通信项目，比方20世纪90年代初的SPEAKeasy项目。在该项意图规划中，经过在软件中开发许多调制和解调功用，无线电为各种无线接口之间供给了互操作性。
但是，到了90年代末，工程师们开端活跃研讨软件无线电技能在商业体系的运用，如蜂窝基站。其间论述越来越多运用的软件无线电需求的一篇最有影响力的论文是Joseph Mitola III博士于1993年宣布在IEEE Spectrum的Software Radios： Survey， CriTIcal EvaluaTIon and Future Directions。Mitola博士也因为其广泛的研讨而被称为“软件无线电之父””。
最能够表现软件无线电办法的优势也许是现代基站。跟着无线规范从GSM演变到LTE，经过硬件来增加对新规范的支撑变得日益困难。此外，基站是经过杂乱且不断更新换代的软件来进行信号处理和闭环操控。例如，功率放大器(PA)线性化技能，如数字预失真(DPD)，对基站的功用至关重要，并且跟着时间的推移不断开展。因而，软件无线电办法成为基站规划和保持长时间支撑性的抱负挑选。
仪器的底子革新
与此一起，软件无线电架构正日益广泛地运用于无线职业，射频测验和丈量设备正在阅历一个严重的转机。21世纪初，新无线规范的面世要求仪器能够供给愈加丰厚的丈量功用，因而也要求架构愈加灵敏。因为这需求许多的射频丈量工程师才干完结，曩昔针对少量运用专门规划仪器的做法现已变得不切实际。因而，测验厂商开端探究软件界说射频测验设备的概念。
传统扫频调谐频谱剖析仪的开展是整个职业过渡到软件界说仪器体系最典型的比如之一。在传统的频谱剖析仪中，分辨率带宽滤波和功率检测等功用是根据模仿组件来完结的。但是，今日的现代射频信号剖析仪经过集成通用射频下变频器(无线电)来生成数字化I / Q采样。该仪器能够运用频谱核算等多种办法来处理I / Q采样数据。因而，或许用于履行光谱丈量的同一信号剖析仪还能够用于解码RADAR脉冲、解调LTE信号或乃至无线记载GPS信号。
现在，测验厂商现已进一步完善射频仪器架构，以不断趋近于软件无线电架构。新一代射频仪器的根本架构不只结合了通用无线电，还结合了广泛的PC和信号处理技能，如多核CPU和FPGA。今日，RF测验设备的软件无线电化为传统RF测验运用供给了显着的优势，一起也协助工程师完结了曾经无法用射频仪器完结的运用。
摩尔定律对射频测验的影响
仪器信号处理功用的不断提高是将PC技能集成到RF仪器的最显着优势之一。摩尔定律猜测CPU的处理才能将不断提高，这意味着仪器的处理功用也会不断提高。因而，因为CPU厂商不断更新处理器技能，根据PC的仪器的丈量速度也不断加速。例如，十年前需求50 ms的频谱丈量现在只需5 ms即可完结。
除了CPU，现代射频仪器也逐步集成了现代软件无线电的中心技能——FPGA。FPGA运用于射频仪器现已有十多年，当今一个不断开展的趋势是让仪器的FPGA完结用户可编程。用户可编程的FPGA将仪器的效果从单一功用设备扩展为无限灵敏的闭环操控体系。
跟着当今支撑FPGA的仪器的呈现，工程师能够将FPGA的实时操控功用与关于时间要求极端严厉的测验功用相结合。例如，在需求经过数字接口完结设备操控的测验运用中，支撑FPGA的仪器能够同步履行数字设备操控与射频丈量。根据用户可编程的FPGA供给的新测验办法，工程师们的测验时间提高了100倍。
支撑FPGA的东西也推进了FPGA编程的巨大立异。虽然一些工程师多年来一向运用VHDL等硬件描绘言语，但FPGA编程的杂乱性为该技能的广泛运用带来重重障碍。
软件无线电推进FPGA的运用
今日，RF仪器中类似于软件无线电的架构元素现已含糊了传统仪器和嵌入式渠道之间的边界。界说仪器的特性，如用户可编程的FPGA，使得RF仪器日趋广泛地用于嵌入式运用中。
二十年前，将价值上百万美元的RF信号发生器和射频信号剖析仪拼装在一起来开发雷达体系的原型好像令人不可思议。这种体系不只本钱昂扬、规划巨大，并且杂乱的编程体会也令工程师望而生畏，不肯运用无线通信设备之类的仪器。
但是现在，PXI等体积更细巧、功用更强壮的根据PC的仪器渠道成为了电子嵌入式体系的抱负原型处理计划。根据PC的仪器不只能满意嵌入式体系的尺度和本钱要求，一起也为工程师供给了一种能够重新配置RF仪器，然后完结RF仪器的广泛运用的杰出软件体会。所以，工程师开端运用射频信号发生器和剖析仪来规划雷达、信道仿真器、GPS记载仪和DPD硬件等嵌入式体系。
运用软件来充沛界说和定制RF仪器行为的这一才能现已成为处理下一代测验应战的要害。因而，未来的RF仪器架构将越来越难与软件无线电架构区别开来。
双射频接纳器作业原理及规划计划
全球导航卫星体系GNSS(Global Navigation Satel-lite System)近年来得到了广泛的引证，然后引发相关范畴的高度重视。现在的接纳机形式无法满意日益增长的运用精度要求。所以，在原有的单模接纳机的根底 上研制更高精度、愈加安稳经用的双模接纳机成为研讨的中心。
本文提出了一种GPS/Galileo双频双模接纳机射频前端体系的规划计划，该计划结合现有资源，展现出了该种接纳机规划的实例。要点剖析了混频部分、本振部分及操控部分的功用及完结。最终使用频谱仪及射频信号发生器等设备对实例进行体系级测验，验证了体系结构的正确性。
1 GPS/Galileo 双模双频接纳机体系1.1 接纳机结构
规划接纳机首先要考虑的便是频带的挑选。如图1所示，GPSL1/L5和GalileoE1/E5a中心频率相同，假如挑选该频段的话，那么许多的元器件能够得到复用，然后极大地削减了研制和生产本钱，一起也能够减小接纳机的体积。
比较盛行的双频双模接纳机射频前端的结构大致有信号独享通道、共用信道、经过操控使某一时间通道内只要一个载频信号三类。本规划以第三种计划为根底，在尽或许削减信号彼此搅扰的一起，争夺最大极限地复用元器件。结构图如图2所示。
1.2 接纳机体系全体功用目标
在参阅接纳机的功用要求的根底上，规划GPS接纳机射频前端芯片的各项体系目标见表1.
