基于NI PXI技術(shù)的無線電接收機(jī)技術(shù)

概述

無線射頻接收機(jī)是一個(gè)監(jiān)測系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)從天線上接收射頻能量，然后把信號(hào)頻率降到數(shù)字化儀可接收的范圍內(nèi)進(jìn)行采集，隨后就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行諸如掃頻、頻譜分析、功率計(jì)算、調(diào)制和解調(diào)參數(shù)分析的操作。一個(gè)無線監(jiān)測接收系統(tǒng)的主要指標(biāo)應(yīng)該包括：動(dòng)態(tài)范圍、靈敏度、本底噪聲、解調(diào)模式等。此文將詳細(xì)介紹基于NI PXI技術(shù)的無線電接收機(jī)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(hào)分析儀PXI-5660、射頻信號(hào)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(hào)調(diào)制解調(diào)工具包)(見圖1)。由于PXI平臺(tái)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(tái)還增加了專為測試測量應(yīng)用定制的定時(shí)和觸發(fā)總線，并具備堅(jiān)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(gè)架構(gòu)是最適合的。

PXI-5660的架構(gòu)

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

采集一個(gè)射頻信號(hào)包括兩個(gè)步驟：下變頻和數(shù)字化。

下變頻模塊PXI-5600擁有20 MHz的實(shí)時(shí)帶寬，可以把信號(hào)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(gè)高速的ADC和板上的硬件處理能力。它由一個(gè)14位的64 MS/s的 ADC和一個(gè)數(shù)字下變頻集成電路組成。這個(gè)數(shù)字下變頻芯片可以進(jìn)行實(shí)時(shí)批處理，并將任何20 MHz帶寬的信號(hào)降頻到基帶信號(hào)，這對(duì)于捕捉無線通訊的信號(hào)來說是非常理想的。同時(shí)，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(jì)的具有NI專利的高速M(fèi)iniMITE 集成電路。MiniMITE通過DMA方式將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)街鳈C(jī)的內(nèi)存上，從而釋放主機(jī)CPU以進(jìn)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(duì)任何一個(gè)3 GHz范圍內(nèi)的信號(hào)進(jìn)行用戶可選擇的衰減，然后進(jìn)入升頻階段。得到的信號(hào)再經(jīng)過一個(gè)諧振濾波器，這是為了在信號(hào)進(jìn)入多級(jí)的降頻模塊前濾去鏡像抑制。經(jīng)過降頻的信號(hào)以5 MHz_25 MHz的中頻信號(hào)輸出。下變換器使用一個(gè)高穩(wěn)定度、高精度的恒溫晶體振蕩器來驅(qū)動(dòng)其它的系統(tǒng)時(shí)鐘并提供