基于NI PXI技術的無線電接收機技術

概述

無線射頻接收機是一個監測系統，它負責從天線上接收射頻能量，然后把信號頻率降到數字化儀可接收的范圍內進行采集，隨后就可以對信號進行諸如掃頻、頻譜分析、功率計算、調制和解調參數分析的操作。一個無線監測接收系統的主要指標應該包括：動態范圍、靈敏度、本底噪聲、解調模式等。此文將詳細介紹基于NI PXI技術的無線電接收機技術指標。

NI射頻架構綜述

NI的射頻架構基于虛擬儀器技術的概念，它包括：高性能的模塊化硬件(射頻信號分析儀PXI-5660、射頻信號發生器PXI-5670)以及高靈活性的軟件架構(LabVIEW、頻譜分析工具包、信號調制解調工具包)(見圖1)。由于PXI平臺是基于PC技術的，用戶完全可以利用PC技術的高速發展，例如高速的CPU、大容量的內存、高分辨率的顯示器等等。除此之外，PXI平臺還增加了專為測試測量應用定制的定時和觸發總線，并具備堅固性、低功耗、電磁兼容性等特性。PC技術允許用戶使用通用的操作系統和靈活的軟件架構。用戶可以使用LabVIEW圖形化編程環境和調制解調工具包等附加工具包來開發不同的應用程序。

圖1 NI的射頻架構

為了滿足日益變化的測試需求，這個架構是最適合的。

PXI-5660的架構

PXI-5660 是一個基于PXI技術標準的射頻信號分析儀。它具有模塊化儀器的架構，其中包括一個寬帶射頻的下變頻器、一個高純度的中頻數字化儀和進行頻譜測量和調制解調的軟件工具包。

采集一個射頻信號包括兩個步驟：下變頻和數字化。

下變頻模塊PXI-5600擁有20 MHz的實時帶寬，可以把信號頻率下變頻到以15 MHz為中心頻率，范圍在5~25 MHz之間。

數字化儀模塊PXI-5620擁有一個高速的ADC和板上的硬件處理能力。它由一個14位的64 MS/s的 ADC和一個數字下變頻集成電路組成。這個數字下變頻芯片可以進行實時批處理，并將任何20 MHz帶寬的信號降頻到基帶信號，這對于捕捉無線通訊的信號來說是非常理想的。同時，下變頻集成電路也可以從頻譜中產生復雜的I/Q數據。數字化儀模塊包括了專為數據傳輸設計的具有NI專利的高速MiniMITE 集成電路。MiniMITE通過DMA方式將數據直接傳輸到主機的內存上，從而釋放主機CPU以進行數據的分析、顯示和通訊任務(見圖2)。

圖2 PXI-5660硬件架構

下變頻模塊首先對任何一個3 GHz范圍內的信號進行用戶可選擇的衰減，然后進入升頻階段。得到的信號再經過一個諧振濾波器，這是為了在信號進入多級的降頻模塊前濾去鏡像抑制。經過降頻的信號以5 MHz_25 MHz的中頻信號輸出。下變換器使用一個高穩定度、高精度的恒溫晶體振蕩器來驅動其它的系統時鐘并提供