论文-基于软件无线电的AM接收机

1 绪论

1.1 软件无线电技术简介

软件无线电，又称为软件定义无线电，是一种既能兼容多种通信制式的无线通信设

备，也能满足个性化通信需求的无线通信体系结构和技术。

软件无线电可以将多种硬件单元和软件模块集成在一个物理平台上，通过软硬件的

可重构过程，实现多频段、多模块之间的切换，完成无线通信系统的各种功能。它了克

服了传统无线电以硬件为核心的设计局限性，增加了系统的灵活性，加快了产品的研发

周期，所以它一经提出就受到了广泛的关注。

软件无线电的概念是美国MITRE 公司的首席科学家Jeo Mitola在1992年提出的,

当初是指宽频段、支持多种通信制式的无线电台。现在，软件无线电是指将模块化、标

准化、通用化的硬件单元以总线或交换方式连接起来构成通用平台，通过这个平台实现

多种无线通信功能的一种开放的体系结构和技术。

按照软件无线电的基本要求，一个理想的软件无线电系统应该是完全数字化的系统，

即从天线接收下来的信号，直接进行模数变换（ADC），随后的处理均在数字域内通过

配置软件来完成，这样就极大地提高了系统功能的灵活性。

软件无线电的技术优势有：（1）灵活性。软件无线电可以通过增加软件模块，很

容易地增加新的功能。（2）开放性。软件无线电采用标准化、模块化的结构，其硬件

可以随着器件和技术的发展而更新或者扩展，软件也可以随需要而不断升级。软件无线

电不仅能和新体制电台通信，还能与旧式体制电台相兼容。这样，既延长了旧体制通信

系统的使用寿命,也保证了软件无线电本身有很长的生命周期。（3）功能单元通用化，

设备可互操作。（4）控制和处理软件化，系统生命周期长。

软件无线电是随着微电子技术的进步而迅速发展起来的新技术，在军事通信、移动

通信、广播、定位、雷达、卫星通信等领域都有广泛的应用前景。

1.2 软件无线电应用简介

在软件无线电概念提出不久,美军就提出了“易通话”(SPEAKeasy)科研计划,其主要

任务是研制多频段多模式无线电台(MBMMR：Multi-Band Multi-Mode Radio)。该计划经

历了两期研究，于1999年研制成功了多模多频段军用无线电台SPEAKeasy II。该设备

可工作于2～2000MHz,能同时处理4 种不同的信号波形,兼容美军当时的15 种电台。

SPEAKeasy II的研制成功，证明了软件无线电基于总线架构是可行的，基于硬件的软件

化无线电也是可行的。

美国麻省理工学院的“Spectrum Ware”项目，在软件无线电的发展历程中也具有标

志性。它以更加软件化的角度提出了解决无线通信问题的方法，并运行一系列软件加以

验证。其基本思路是：以ATM（Asynchronous Transfer Mode：异步传输模式）网络连

接的工作站为基础构成，在工作站的用户空间内完成所有的信号处理工作。

此后，软件无线电的研究日益深入，如欧洲的灵活的综合无线电技术（FIRST）计

划、未来无线宽带多址系统（FRAMES）、SORT计划都使用了软件无线电技术。日本

NTT公司研制出基于软件无线电技术的兼容PHS和WLAN的基站。澳大利亚ACT公

司研制出可通过软件配置支持GSM、CDMA、UMTS和WCDMA的基站样机，实现了

双向话音通话。

国内的清华大学承担了国家“863”软件无线电研究项目，研制软件无线电试验平

台。武汉大学采用软件无线电技术实现了海洋环境监控雷达收发系统。中兴通讯研制的

软件无线电产品荣获了国际电工委员会颁发的InfoVision奖。华为研制的基于软件无线

电技术的SingleRAN网络已在欧洲商用。我国的TD-SCDMA无线传输标准也采用了软

件无线电技术。

1.3 AM接收机简介

提到“AM”这个缩略语，通信专业的人自然会明白它是“幅度调制（Amplifier

Modulation）”英文单词的缩写，说到调幅制式的无线系统，家喻户晓的收音机是调幅

技术最成功的应用案例，调幅收音机经历了近百年的发展历程，到现在仍在广泛地使用，可见这项技术的生命力是多么的强大。

1913年法国人吕西安、莱维利用超外差电路制作成了收音机，并申请了专利。1924

年超外差收音机投放市场。

收音机经历了矿石收音机、电子管、晶体管、集成电路收音机阶段，目前正朝着

DSP收音机、网络收音机、数字音频广播收音机的方向发展。收音机的发展史也从一个

侧面反映了世界电子技术的发展历史。

在收音机发展历史中，超外差电路结构占有极其重要的地位，世界上99%的无线电

收音机、电视、卫星地面站等都是利用超外差电路的工作原理进行工作的。超外差电路

是美国工程师阿姆斯特朗于1913年发明的，所谓超外差是指通过输入谐振回路把发射

台发射的高频调幅波频率选择并接收下来，再和本地振荡回路产生的本振信号一起送入

混频电路中进行非线性变换，产生出两个频率相减后的差频信号，再经过中频谐振回路

选择出差频频率，得到一个固定的中频调制波。调幅中频国际上统一固定为465kHz或

455kHz。该固定中频频率比发射台发射的高频信号低，又比音频信号高，该固定中频被

称为超音频信号，所以将这种接收方式称为超外差接收方式。另一种说法是：本地振荡

电路产生的振荡信号比接收端的信号频率高一个固定中频，当接收信号频率变化时，本

振信号也随之改变，时刻保持两者频率之差为固定中频，所以称为超外差。

超外差AM接收机的工作是：从天线接收到的广播高频调幅信号，通过输入并联谐

振回路选频，选出所需要的电台频点送到变频电路，高频调幅信号在变频电路中与本机

振荡器产生的高频等幅本振信号进行非线性变换，得到固定频率的中频调幅信号（固定

中频为465kHz或455kHz）。在变频环节，被改变的只是接收到的调幅波的载波频率，调幅波振幅的变化规律（调制信号，即发送的声音）并未改变。输入回路的调谐与本振

频率的自动改变是通过同轴双联可变电容实现的。双联可变电容的一联接入输入谐振回

路中，另一联接入本振谐振回路中，这两个谐振频率能同步变化，从而使两者的频率差

值始终保持近似一致，该差值就是固定中频值。本振频率比输入谐振回路频率高一个固

定中频值。变频之后的固定中频信号再通过选频回路选出，被送到中频放大电路中放大。放大后的中频信号接下来送入检波器进行幅度检波，从而还原出音频信号，然后再通过

低频电压放大和后级的功率放大，推动扬声器工作，从而还原出被发射的声音。

超外差式接收机由输入调谐、本振电路、变频、

选频、中频放大、检波、低频放大、

自动增益控制、功率放大等部分组成。

超外差式接收机的优点是：灵敏度高、选择性好、通频带宽、工作稳定。缺点是：

有镜频干扰（比接收信号高两个中频的干扰信号）、线性度差。

超外差接收机的框图如图1.1所示：

图1.1 超外差收音机原理框图

1.4 软件无线电技术用于AM接收机设计的可行性分析

按照软件无线电的基本要求，一个理想的软件无线电系统应该是完全数字化的系统，

即从天线接收下来的信号，直接进行模数变换（ADC），随后的处理均在数字域内由软

件进行各种处理。比如在模拟域设计同时具有线性相位和陡峭下降沿的滤波 …… 此处隐藏：2698字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……