关于ThinkRF数字宽带接收机的100% POI计算

2016-01-18 来源:微波射频网 我要评论(0) 字号:

100% POI 的定义:

什么是频谱仪的100% POI 指标?简单来说,就是频谱仪在分析带宽内,自由运行状态下,以100% 的概率发现频域中的事件,该事件所需最短的驻留时间。100% POI指标是一个时间值,比如这个指标为125us,即表示该频谱仪在自由运行状态下,可以在分析带宽内,以100% 的概率发现频域驻留时间大于125us的事件。那么如果一个事件在频域里的驻留时间小于125us,比如50us,那么这台频谱仪是否就不能发现这个信号?非也,这台频谱仪仍然可能发现这一事件,只是概率降低而已。

ThinkRF数字宽带接收机及接收机构架

ThinkRF数字宽带接收机及接收机构架

概述ThinkRF数字宽带接收机主要接收器前端的构架。

a、超外差接收机

在超外差接收机中,输入的射频信号转换到一个较低的中频(IF),经过滤波,再被数字化。在射频输入之后是预选滤波器组,它可抑制影响信号分析的强干扰信号。然后是一个低噪声放大器(LNA),它可降低接收机的整体噪声系数。然后是抑制镜像信号滤波器组,最后将信号与本振混合,输出到第一中频。

声表滤波器(SAW)通常用于对混频器输出的中频进行滤波。滤波后的中频信号还将再次下变频到更低频率的低中频输出。过滤后的中频信号通过ADC 进行数字化,数据通过一个FPGA 模块进行信号处理,之后再进一步传送到计算机做信号处理。数字信号处理(DSP)可以是在FPGA,或在主机上。

这种基本的构架可以扩展到包括多个低噪声放大器和多阶混频来实现所需的系统规格,例如要求更低的接收机噪声系数可能需要多个低噪声放大器相级联。

b、零中频接收机

零中频接收机也称为直接转换接收机,本振频率与输入的射频信号的相同。与超外差式结构不同,最终信号下变频到零中频。相对于超外差接收机,这个构架有以下几个优点。

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1.  零中频接收机不需要使用镜像抑制或声表滤波器。

2.  超外差接收机相对于零中频接收机,对固定带宽的处理过程需要至少高两倍的ADC 采样率要求。超外差接收机的后数字化信号处理电路需要更高的操作速度。

由于上述原因,直接转换接收机都不昂贵。这样的接收器架构已经在常用的无线设备普遍采用,例如2.4GHz(ISM)频段的设备。在仪器仪表中使用这种接收机有些局限,它有两个主要弊端:

1.  直流偏移:输入信号与一个相同的频率本振混合,总会有一些本振信号,耦合到射频端口。这个杂散信号与本振的混合,结果导致产生不必要的直流信号。这个直流信号可能屏蔽处于接收机处理的射频波段范围中心的较弱的信号。

2.  同相和正交偏移:接收机的同相和正交(I/Q)信号输出,振幅不完全匹配,不完全正交90 度。此偏移在输出频谱中产生伪信号。

C、直接数字化接收机

直接数字化射频输入信号是软件无线电系统最简单的和最理想的前端构架。宽带ADC 处理的射频信号频率变化很广,可高达采样率的一半。所有随后的处理可以在FPGA 和/或软件来实现。然而处理输入达GHz 的实时信号,需要的ADC 相当昂贵,它们的功率消耗以及相关电路的功率消耗会很高。直接数字化构架在软件定义的高频(HF)和甚高频(VHF)接收机中已经得到应用。

ThinkRF数字宽带接收机具有三个接收机路径

ReceiverCapture ModeStart Freq.Stop Freq.
Super-heterodyneSwept50 MHz27 GHz
40 MHz RTSA50 MHz27 GHz
10 MHz RTSA50 MHz27 GHz
Zero-IF100 MHz RTSA50 MHz27 GHz
0.1 MHz RTSA50 MHz27 GHz
Direct DigitizationBaseband100 kHz62.5 MHz

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