20世紀80年(nian)代(dai)末(mo)，工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)開(kai)始(shi)嚐(chang)試(shi)軟(ruan)件(jian)無(wu)線(xian)電(dian)構(gou)想(xiang)。過(guo)去(qu)

，無(wu)線(xian)電(dian)需(xu)要(yao)依(yi)賴(lai)於(yu)複(fu)雜(za)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)才(cai)能(neng)發(fa)送(song)和(he)接(jie)收(shou)射(she)頻(pin)和(he)微(wei)波(bo)信(xin)號(hao)以(yi)及(ji)實(shi)現(xian)對(dui)信(xin)息(xi)信(xin)號(hao)的(de)編(bian)碼(ma)和(he)解(jie)碼(ma)。軟(ruan)件(jian)無(wu)線(xian)電(dian)的(de)最(zui)初(chu)構(gou)想(xiang)是(shi)使(shi)用(yong)通(tong)用(yong)無(wu)線(xian)電(dian)來(lai)進(jin)行(xing)信(xin)號(hao)發(fa)送(song)和(he)接(jie)收(shou)，同(tong)時(shi)在(zai)軟(ruan)件(jian)中(zhong)執(zhi)行(xing)多(duo)個(ge)物(wu)理(li)層(ceng)功(gong)能(neng)（如調製和解調）。

 

WalterH.W.Tuttlebee在其發表的文章SoftwareDefined Radio:Origins，DriversandInternaTIonal PerspecTIves中寫到：軟件無線電最初的一些典型應用包括軍用無線電通信項目


，比如20世紀90年代初的SPEAKeasy項目。在該項目的設計中，通過在軟件中開發許多調製和解調功能

，無線電為各種無線接口之間提供了互操作性。

 

然而，到了90年nian代dai末mo，工gong程cheng師shi們men開kai始shi積ji極ji研yan究jiu軟ruan件jian無wu線xian電dian技ji術shu在zai商shang業ye係xi統tong的de應ying用yong
，如ru蜂feng窩wo基ji站zhan。其qi中zhong闡chan述shu越yue來lai越yue多duo應ying用yong的de軟ruan件jian無wu線xian電dian需xu求qiu的de一yi篇pian最zui有you影ying響xiang力li的de論lun文wen是shiJoseph Mitola III博士於1993年發表在IEEE Spectrum的Software Radios： Survey， CriTIcal EvaluaTIon and Future Directions。Mitola博士也由於其廣泛的研究而被稱為“軟件無線電之父””。

 

最能夠體現軟件無線電方法的優勢也許是現代基站。隨著無線標準從GSM演變到LTE，通(tong)過(guo)硬(ying)件(jian)來(lai)增(zeng)加(jia)對(dui)新(xin)標(biao)準(zhun)的(de)支(zhi)持(chi)變(bian)得(de)日(ri)益(yi)困(kun)難(nan)。此(ci)外(wai)，基(ji)站(zhan)是(shi)通(tong)過(guo)複(fu)雜(za)且(qie)不(bu)斷(duan)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)的(de)軟(ruan)件(jian)來(lai)進(jin)行(xing)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)和(he)閉(bi)環(huan)控(kong)製(zhi)。例(li)如(ru)
，功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)（PA）線性化技術，如數字預失真（DPD），對基站的性能至關重要，並且隨著時間的推移不斷發展。因而

，軟件無線電方法成為基站設計和維持長期支持性的理想選擇。

 

 

與此同時，軟件無線電架構正日益廣泛地應用於無線行業，射頻測試和測量設備正在經曆一個重大的轉折。21shijichu，xinwuxianbiaozhundewenshiyaoqiuyiqinenggoutigonggengjiafengfudecelianggongneng，yineryeyaoqiujiagougengjialinghuo。youyuzhexuyaodaliangdeshepincelianggongchengshicainengshixian，guoquzhenduishaoshuyingyongzhuanmenshejiyiqidezuofayijingbiandebuqieshiji。yinci，ceshichangshangkaishitansuoruanjiandingyishepinceshishebeidegainian。

 

傳chuan統tong掃sao頻pin調tiao諧xie頻pin譜pu分fen析xi儀yi的de發fa展zhan是shi整zheng個ge行xing業ye過guo渡du到dao軟ruan件jian定ding義yi儀yi器qi係xi統tong最zui典dian型xing的de例li子zi之zhi一yi。在zai傳chuan統tong的de頻pin譜pu分fen析xi儀yi中zhong，分fen辨bian率lv帶dai寬kuan濾lv波bo和he功gong率lv檢jian測ce等deng功gong能neng是shi基ji於yu模mo擬ni組zu件jian來lai實shi現xian的de。然ran而er，今jin天tian的de現xian代dai射she頻pin信xin號hao分fen析xi儀yi通tong過guo集ji成cheng通tong用yong射she頻pin下xia變bian頻pin器qi（無線電）來生成數字化I / Q采樣。該儀器能夠使用頻譜計算等多種方法來處理I / Q采樣數據。因此，可能用於執行光譜測量的同一信號分析儀還可以用於解碼RADAR脈衝、解調LTE信號或甚至無線記錄GPS信號。

 

如ru今jin，測ce試shi廠chang商shang已yi經jing進jin一yi步bu完wan善shan射she頻pin儀yi器qi架jia構gou，以yi不bu斷duan趨qu近jin於yu軟ruan件jian無wu線xian電dian架jia構gou。新xin一yi代dai射she頻pin儀yi器qi的de基ji本ben架jia構gou不bu僅jin結jie合he了le通tong用yong無wu線xian電dian，還hai結jie合he了le廣guang泛fan的dePC和信號處理技術
，如多核CPU和FPGA。今天，RF測試設備的軟件無線電化為傳統RF測試應用提供了顯著的優勢，同時也幫助工程師實現了以前無法用射頻儀器實現的應用。

 

 

儀器信號處理性能的不斷提高是將PC技術集成到RF儀器的最明顯優勢之一。摩爾定律預測CPU的處理能力將不斷提高
，這意味著儀器的處理性能也會不斷提高。因此，由於CPU廠商不斷更新處理器技術，基於PC的儀器的測量速度也不斷加快。例如，十年前需要50 ms的頻譜測量現在隻需5 ms即可完成。

 

除了CPU，現代射頻儀器也逐漸集成了現代軟件無線電的核心技術——FPGA。FPGA應用於射頻儀器已經有十多年
，當今一個不斷發展的趨勢是讓儀器的FPGA實現用戶可編程。用戶可編程的FPGA將儀器的作用從單一功能設備擴展為無限靈活的閉環控製係統。

 

隨著當今支持FPGA的儀器的出現
，工程師可以將FPGA的實時控製功能與對於時間要求極其嚴格的測試功能相結合。例如
，在需要通過數字接口實現設備控製的測試應用中，支持FPGA的儀器可以同步執行數字設備控製與射頻測量。基於用戶可編程的FPGA提供的新測試方法
，工程師們的測試時間提高了100倍。

 

支持FPGA的工具也推動了FPGA編程的巨大創新。盡管一些工程師多年來一直使用VHDL等硬件描述語言，但FPGA編程的複雜性為該技術的廣泛應用帶來重重障礙。

 

 

今天
，RF儀器中類似於軟件無線電的架構元素已經模糊了傳統儀器和嵌入式平台之間的界限。定義儀器的特性
，如用戶可編程的FPGA，使得RF儀器日趨廣泛地用於嵌入式應用中。

 

二十年前，將價值上百萬美元的RF信號發生器和射頻信號分析儀組裝在一起來開發雷達係統的原型似乎令人難以想象。這種係統不僅成本高昂、規模巨大

，而且複雜的編程體驗也令工程師望而生畏，不願使用無線通信設備之類的儀器。

 

然而現在
，PXI等體積更小巧、功能更強大的基於PC的儀器平台成為了電子嵌入式係統的理想原型解決方案。基於PC的儀器不僅能滿足嵌入式係統的尺寸和成本要求，同時也為工程師提供了一種可以重新配置RF儀器
，從而實現RF儀器的廣泛應用的良好軟件體驗。所以，工程師開始使用射頻信號發生器和分析儀來設計雷達、信道仿真器、GPS記錄儀和DPD硬件等嵌入式係統。

 

使用軟件來充分定義和定製RF儀器行為的這一能力已經成為解決下一代測試挑戰的關鍵。因此
，未來的RF儀器架構將越來越難與軟件無線電架構區分開來。

 

 

全球導航衛星係統GNSS（Global Navigation Satel-lite System）近jin年nian來lai得de到dao了le廣guang泛fan的de引yin用yong，從cong而er引yin發fa相xiang關guan領ling域yu的de高gao度du關guan注zhu。目mu前qian的de接jie收shou機ji模mo式shi無wu法fa滿man足zu日ri益yi增zeng長chang的de使shi用yong精jing度du要yao求qiu。所suo以yi，在zai原yuan有you的de單dan模mo接jie收shou機ji的de基ji礎chu 上研發更高精度、更加穩定耐用的雙模接收機成為研究的核心。

 

本文提出了一種GPS/Galileo雙頻雙模接收機射頻前端係統的設計方案
，該方案結合現有資源
，展示出了該種接收機設計的實例。重點分析了混頻部分
、本振部分及控製部分的功能及實現。最後利用頻譜儀及射頻信號發生器等設備對實例進行係統級測試，驗證了係統結構的正確性。

 

 

 

設計接收機首先要考慮的就是頻帶的選擇。如圖1所示
，GPSL1/L5和GalileoE1/E5azhongxinpinlvxiangtong，ruguoxuanzegaipinduandehua，namehenduodeyuanqijiankeyidedaofuyong，congerjidadijianshaoleyanfaheshengchanchengben
，tongshiyekeyijianxiaojieshoujidetiji。

 

比較流行的雙頻雙模接收機射頻前端的結構大致有信號獨享通道
、公用信道、通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)使(shi)某(mou)一(yi)時(shi)刻(ke)通(tong)道(dao)內(nei)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)載(zai)頻(pin)信(xin)號(hao)三(san)類(lei)。本(ben)設(she)計(ji)以(yi)第(di)三(san)種(zhong)方(fang)案(an)為(wei)基(ji)礎(chu)，在(zai)盡(jin)可(ke)能(neng)減(jian)少(shao)信(xin)號(hao)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)的(de)同(tong)時(shi)，爭(zheng)取(qu)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)複(fu)用(yong)元(yuan)器(qi)件(jian)。結(jie)構(gou)圖(tu)如(ru)圖(tu)2所示。

 

 

 

在參考接收機的性能要求的基礎上
，設計GPS接收機射頻前端芯片的各項係統指標見表1.