關于ThinkRF數(shù)字寬帶接收機的100% POI計算

　　100% POI 的定義：

　　什么是頻譜儀的100% POI 指標?簡單來說，就是頻譜儀在分析帶寬內(nèi)，自由運行狀態(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間。100% POI指標是一個時間值，比如這個指標為125us，即表示該頻譜儀在自由運行狀態(tài)下，可以在分析帶寬內(nèi)，以100% 的概率發(fā)現(xiàn)頻域駐留時間大于125us的事件。那么如果一個事件在頻域里的駐留時間小于125us，比如50us，那么這臺頻譜儀是否就不能發(fā)現(xiàn)這個信號?非也，這臺頻譜儀仍然可能發(fā)現(xiàn)這一事件，只是概率降低而已。

　　ThinkRF數(shù)字寬帶接收機及接收機構架

　　概述ThinkRF數(shù)字寬帶接收機主要接收器前端的構架。

　　a、超外差接收機

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

　　聲表濾波器(SAW)通常用于對混頻器輸出的中頻進行濾波。濾波后的中頻信號還將再次下變頻到更低頻率的低中頻輸出。過濾后的中頻信號通過ADC 進行數(shù)字化，數(shù)據(jù)通過一個FPGA 模塊進行信號處理，之后再進一步傳送到計算機做信號處理。數(shù)字信號處理(DSP)可以是在FPGA，或在主機上。

　　這種基本的構架可以擴展到包括多個低噪聲放大器和多階混頻來實現(xiàn)所需的系統(tǒng)規(guī)格，例如要求更低的接收機噪聲系數(shù)可能需要多個低噪聲放大器相級聯(lián)。

　　b、零中頻接收機

　　零中頻接收機也稱為直接轉(zhuǎn)換接收機，本振頻率與輸入的射頻信號的相同。與超外差式結(jié)構不同，最終信號下變頻到零中頻。相對于超外差接收機，這個構架有以下幾個優(yōu)點。

　　2013 IEEE AUTOTESTCON 獲獎最佳技術論文

　　1. 零中頻接收機不需要使用鏡像抑制或聲表濾波器。

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

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

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

　　2. 同相和正交偏移：接收機的同相和正交(I/Q)信號輸出，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。

　　C、直接數(shù)字化接收機

　　直接數(shù)字化射頻輸入信號是軟件無線電系統(tǒng)最簡單的和最理想的前端構架。寬帶ADC 處理的射頻信號頻率變化很廣，可高達采樣率的一半。所有隨后的處理可以在FPGA 和/或軟件來實現(xiàn)。然而處理輸入達GHz 的實時信號，需要的ADC 相當昂貴，它們的功率消耗以及相關電路的功率消耗會很高。直接數(shù)字化構架在軟件定義的高頻(HF)和甚高頻(VHF)接收機中已經(jīng)得到應用。

　　ThinkRF數(shù)字寬帶接收機具有三個接收機路徑