數字無線電系統
出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)
數字無線電系統(Digital Radio System)
目錄 |
什麼是數字無線電系統[1]
數字無線電系統是指通過微波系統傳送數字信息的一種系統。
數字無線電系統的結構[2]
數字無線電與模擬無線電的區別在通道結構上表現為正交雙通道結構，在基帶信號處理上表現為復解析信號的數字處理。根據模數(A／D)轉換在數字無線電系統中所處位置的不同，數字無線電有零中頻數字基帶、超外差式數字基帶和超外差式數字中頻等三種常見結構。
1．零中頻數字基帶接收機
零中頻數字基帶接收機的結構如圖1所示。
在圖1中，射頻信號首先經帶通濾波器(BPF)選頻、低雜訊放大器(LNA)放大後，分兩路進行正交混頻。正交混頻所需的正交本振為自由振蕩器，其本振頻率與射頻頻率基本相同，混頻器輸出的中頻頻率約等於零，所以稱這種結構為零中頻(Zero—IF)接收機。混頻器輸出的兩路信號經低通濾波(LPF)、放大後進行A／D轉換，得到數字基帶I、Q信號，經數字信號處理，即可得到所需的調製信息。
零中頻數字基帶接收機採用正交混頻技術將射頻直接轉換到零中頻，不存在一般超外差接收機中的鏡頻干擾問題；其通道的選擇在低頻上進行，只需採用低通濾波器，後續的A／D轉換環節的採樣率要求低，相應的基帶數字信號處理的處理量也小。因此零中頻數字基帶接收機的結構簡單、體積小、功耗低，廣泛應用於無線尋呼機等隨身攜帶的個人通信裝置。
零中頻數字基帶接收機在實現時存在直流漂移、低頻雜訊和本振泄漏等問題。直流漂移和低頻雜訊會降低接收機的性能，本振泄漏則會幹擾相鄰的同頻段接收設備。因此在實際工程中還需要採用相應的手段加以解決。
2．超外差式數字基帶收發機
零中頻數字基帶接收機在工程中的一些固有的缺點使其不適用於收／發雙工的結構。在收／發雙工的數字無線電系統中，一般採用超外差式數字基帶收／髮結構，如圖2所示。
在圖2中，輸入接收機的射頻信號先經雙工器(T／R)、低雜訊放大(LNA)、下混頻後得到固定的中頻，然後再經正交混頻、濾波、放大、A／D轉換後得到數字基帶I、Q信號，經數字信號處理後得到調製信息。需發射的基帶信號先正交分解為數字I、Q信號，經D／A轉換後得到模擬I、Q信號，模擬I、Q信號經正交調製、上混頻、帶通濾波(BPF)、功率放大(PA)後，經雙工器(T／R)到天線發射。
超外差式數字基帶收發機既有超外差接收機靈敏度高、選擇性好的優點，也具有零中頻接收機採樣率低、數字信號處理量小的優點，被廣泛應用於移動通信個人終端設備(手機)中，IC廠商也開發出許多配套的專用集成電路，如MAIXM公司的MAX2450等。
3．超外差式數字中頻接收機
圖1所示的零中頻數字基帶接收機和圖2所示的超外差式數字基帶收／發機中正交分解所需的正交本振都是採用模擬電路實現的，其正交通道的幅度一致性和正交相位差很難保證。為此，一種採用數字手段進行正交分解的接收機技術——數字中頻接收機技術發展起來。超外差式數字中頻接收機的系統結構如圖3所示。
超外差式數字中頻接收機採用超外差技術獲得固定中頻的中頻信號，在中頻上進行A／D轉換得到數字中頻信號。數字中頻信號經數字正交分解後得到數字基帶信號，再進行數字信號處理，以獲得調製信息。由於數字正交調製與解調過程是一個單一頻譜位置變化過程，因此數字正交調製器與解調器常常被稱為數字上變頻器(Digital Up Converter，DUC)和數字下變頻器(Digital Down Converter，DDC)。
超外差數字中頻接收機利用超外差技術獲得高的靈敏度和選擇性，利用數字正交變頻技術獲得高的正交通道一致性，因此具有比其他接收機更好的性能，已被用於3G移動通信基站和數字化雷達的研究中。但是數字中頻接收機所需的A／D轉換的採樣率較高，數字正交分解的處理量大，需要採用高速數字技術來完成。隨著高速數字集成電路技術的發展，數字中頻接收機技術也得到快速發展，成為數字無線電中的核心技術，得到越來越廣泛的應用。
數字無線電系統的特點[2]
數字無線電系統由於採用了數字化的通道技術，利用超大規模集成(VLSI)電路的成果，系統易於集成化、小型化，相比於模擬系統，其體積更小、功耗更低，特別適用於個人無線數字手持終端。數字無線電系統採用正交雙通道結構獲得基帶I、Q信號，採用數字信號處理技術進行基帶處理，因此系統具有一定的可編程性，功能靈活、易於擴展。
