SDR接收机的设计与实践
通信电子中的射频接收机设计
通信电子中的射频接收机设计引言现代通信电子中，射频接收机是一个极其重要的组件。
它能够将无线电信号转化为数字信号，实现信息的传输。
射频接收机设计是一个重要的工程领域，需要广泛的知识和经验。
本文旨在介绍射频接收机的基本原理、关键技术和设计要素。
一、射频接收机工作原理射频接收机的基本工作原理是将无线电信号从天线中接收到后，通过射频前端的增益放大、滤波等处理，将信号转化为中频信号，再通过中频放大、滤波等处理后，将信号转化为信号处理器能够识别和处理的数字信号。
射频接收机包括射频前端、中频部分和信号处理器三个主要模块。
简单来说，射频接收机将无线电信号从外界接收到内部，经过前端的信号放大和滤波处理后，将信号转化为中频信号，再经过中频放大、滤波等处理后，输出数字信号，最终被信号处理器进行处理和解码。
二、射频接收机的关键技术和设计要素1. 频率范围设计射频接收机频率范围的选择至关重要。
不同类型的通信电子设备需要不同的频率范围。
在设计射频接收机时，需要明确所需频段范围，从而保证信号的捕获和解码。
2. 增益控制设计射频接收机的增益控制设计是保证接收机性能的关键要素之一。
增益控制包括信号增益和噪声系数控制，需要在尽可能中维持合适的状态，防止信号过强或过弱导致接收机工作失误。
3. 滤波器设计射频接收机接收到的信号往往包含大量无意义的背景噪声，滤波器能够滤掉不需要的信号，从而获得有效数据。
在设计滤波器时，可以采用数字滤波器或模拟滤波器。
4. 器件选材及匹配射频接收机需要使用高质量的器件，如放大器、滤波器、混频器等。
在选择器件时，需要考虑器件的性能、价格和可靠性。
5. 稳定性和抗干扰能力设计射频接收机的稳定性和抗干扰能力很重要，它们决定了接收机的工作效果和可靠性。
设计时，需要考虑到射频接收机的工作环境以及输入信号的强度、频率和干扰情况等。
三、结论射频接收机是通信电子中最核心的部件之一，其设计需要综合考虑多种因素。
例如，频率范围、增益控制、滤波器设计、器件选材以及稳定性等。
调频接收机实验项目的设计与实践
第16卷第3期2018年6月实验科学与技术Experiment Science and Technolog^^VoL. 16 No. 3Jun. 2018调频接收机实验项目的设计与实践侯长波，赵云磊，李浩哲(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要调频接收机是通信电子线路课程的重点和难点，具有极强的实践意义。
为了培养学生对电路的设计和调试能力，设计了调频接收机综合设计型实验。
该文根据实际情况提出了实验项目的内容和要求，设计了系统方案和各部分电路；最后实测和分析了各项技术指标。
实验结果表明，实验方案清晰展现了调频接收机的原理以及工作过程，教学效果良好，可为其他高校开设相关课程提供一定借鉴和帮助。
关键词通信电子线路；课程设计；调频接收机；高频中图分类号TN722; G642.423 文献标志码 A doi：10. 3969/j. issn. 1672 -4550. 2018. 03. 020 Design and Practice of Frequency Modulation Receiver Experimental ProjectHOU Changbo,ZHAO Yunlei,and LI Haozhe(College of Inform ation and Communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001 , China)Abstract Frequency modulation receiver is an important and difficult point in the communication electronic circuit course, which also has strong practical significance. In order to train students’ design and debugging ability, a comprehensive design experiment for FM receivers was designed. This article proposes the content and requirements of the experimental project according to the actual situation. Then, the system scheme and all parts of the circuit were designed. Finally, the technical indicators are measured and analyzed. The experiment results show that design scheme clearly displayed the principle and working process of FM receiver and favorable teaching effect was obtained. It may be helpful for the other universities to open the correlated curriculum.Key words electronic circuit of communication；curriculum design；frequency modulation receiver；high frequency通信电子线路是一门具有工程特点和实践性 很强的课程，很多高校都开设了通信电子线路实 验课程；但是由于课程涉及的工作频率较高和电 路非线性的特点，实验的开设具有一定的难度和 局限性，因此，验证性的实验所占比重较大。
数字信道化接收机系统设计及硬件实现
1、前端模拟接收机
前端模拟接收机是数字信道化接收机的关键部分，主要作用是对输入信号进 行低噪声放大、滤波和混频等处理，将接收到的信号转换为适合ADC采样的中频 信号。在设计前端模拟接收机时，需要考虑以下因素：
（1）灵敏度：灵敏度是接收机的关键指标之一，它决定了接收机能够接收 到的最小信号强度。为了提高系统的灵敏度，需要选择低噪声放大器（LNA）和 混频器等具有低噪声性能的器件。
2、ADC
ADC是将模拟信号转换为数字信号的关键器件。在选择ADC时，需要考虑以下 因素：
（1）采样率：采样率是ADC的重要指标之一，它决定了可以采样的频率范围。 为了满足数字信道化接收机的需要，需要选择具有足够采样率的ADC。
（2）分辨率：分辨率是ADC的另一个重要指标，它决定了数字信号的精度。 为了提高系统的性能，需要选择具有足够分辨率的ADC。
（1）传输速率：传输速率是高速数据接口的重要指标之一，它决定了数据 传输的速度和质量。为了满足数字信道化接收机的需要，需要选择具有足够传输 速率的高速数据接口。
（2）接口类型：接口类型是指高速数据接口所采用的接口协议和标准。为 了实现与其他设备的兼容和互操作，需要选择具有通用性强的接口类型，如以太 网、光纤通道等。
数字信道化接收机系统设计及 硬件实现
目录
01 一、系统设计
03 参考内容
02 二、硬件实现
随着通信技术的快速发展，数字信道化接收机系统在通信、雷达、电子对抗 等领域的应用越来越广泛。本次演示将介绍数字信道化接收机系统的设计原则和 硬件实现方法。
一、系统设计
数字信道化接收机系统主要包括前端模拟接收机、模数转换器（ADC）、数 字信号处理器（DSP）和高速数据接口等部分。
感谢观看
S波段雷达接收机射频前端的设计与实现
Keywords: radar receiver
frequency synthesizer
filter
LNA
目录
第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1 1.1 雷达接收机技术简介 ......................................................................................... 1 1.2 雷达接收机的工作频率和分类 ......................................................................... 1 1.3 本文的主要工作与内容安排 ............................................................................. 3 第二章 接收机系统方案及技术参数 ............................................................................. 5 2.1 超外差式接收机 ................................................................................................. 5 2.2 零中频接收机 ..................................................................................................... 6 2.2.1 结构 ............................................................................................................ 6 2.2.2 存在的问题 ................................................................................................ 7 2.3 镜频抑制接收机 ................................................................................................. 9 2.3.1 Hartley 结构镜频抑制接收机 ................................................................. 10 2.3.1 Weaver 结构镜频抑制接收机 ................................................................. 12 2.4 数字中频接收机 ............................................................................................... 12 2.5 接收机主要技术参数 ....................................................................................... 13 2.5.1 灵敏度和噪声系数 ................................................................................. 13 2.5.2 选择性和信号带宽 ................................................................................. 14 2.5.3 动态范围和增益 ..................................................................................... 14 2.5.4 频率源的频率稳定度 ............................................................................. 15 第三章 雷达接收机系统设计 ....................................................................................... 17 3.1 接收机方案与系统参数 .................................................................................... 17 3.2 中频的选取 ....................................................................................................... 17 3.3 系统低噪声的实现 ........................................................................................... 19 3.3.1 接收机的噪声 .......................................................................................... 19 3.3.2 接收机的噪声系数 ..................................................错误！未定义书签。 3.3.3 本课题低噪声的实现 .............................................................................. 20 第四章 接收机各部件简介与器件选取 ....................................................................... 23 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 低噪声放大器 ................................................................................................... 23 射频滤波器 ....................................................................................................... 25 混频器 ............................................................................................................... 28 频率合成器 ....................................................................................................... 32 中频放大器 ....................................................................................................... 36 中频滤波器 ....................................................................................................... 41
基于GPP-SDR的HSUPA接收机软件设计及SSE指令优化
基于GPP-SDR的HSUPA接收机 厦门大学信息科学与技术学院【摘要】文章首先介绍了TD-HSUPA信道，然后对TD-HSUPA接收机的软件设计及SSE优化进行重点分析，并给出了优化前后的运行时间对比。
通过对关键算法模块采用SSE指令进行优化，可极大地减少运行时间，提高软件运行效率。
【关键词】TD-SCDMA HSUPA GPP-SDR SSE FFT*基金项目：I B M 开放合作研究项目I B M S U R /O C R （20122X03003007-004）收稿日期：2011-12-231 引言TD-HSUPA标准化工作是在3GPP的Release 7中引入的无线侧上行链路增强技术，它采用的关键技术有高速上行共享信道、混合自动重传（HARQ）、自适应调制编码（AMC）、16QAM技术和快速调度等技术[1]。
作为3G网络建设中的一种重要技术，TD-HSUPA可以在网络结构不变的情况下，极大提高上行业务速率。
但因其在基站端接收处理的复杂度高，协议版本更新快，灵活性和可重构性差，因此软件无线电（SDR，Software Defi-nition Radio）技术被工业界广泛使用。
当前，SDR平台主要分为：现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）和通用处理器（GPP）等。
FPGA、DSP虽然处理能力比较强，但是需要巨大的投入[2]。
通过GPP-SDR平台，设计和实现TD-HSUPA的基站侧接收机。
在接收端处理中，有些模块的计算量比较大，为了提高软件运行效率，在实现中使用了SSE（Streaming SIMD Extensions）指令。
SSE是Intel发布的对单指令多操作（SIMD）指令流的扩展指令，其优势包括计算、处理并行度高，提高程序运行效率更高。
2 TD-HSUPA信道介绍在TD-SCDMA中[3]，一个无线帧的长度为10ms，分为两个5ms的子帧，每个子帧包含有上行同步时隙、下行同步时隙、保护时隙和7个固定长度的业务时隙。
详解：软件无线电（SDR）发射和接收过程
详解：软件无线电（SDR）发射和接收过程常规的外差式无线电接收器已经使用了近一个世纪，如图所示。
我们再次回顾一下模拟接收器的结构，以便于和数字接收器进行比较。
首先，来自天线的射频信号被放大，通常射频部分利用一个调谐器将感兴趣的频段区域的信号进行放大。
这个放大的射频信号被送入一个混频器。
来自本振的信号也被送入混频器，其频率由无线电的调谐控制决定。
混频器将所需的输入信号转换为中频，如图所示。
中频部分是一个带通放大器，只允许一个信号或者无线电台通过。
常见的中心频率是455kHz和10.7MHz，用于商业的AM和FM广播。
解调器从几个不同的方案中选择一个，将中频输出信号还原成初始调制信号。
例如，AM利用包络检波器，FM利用频率鉴别器。
在一个典型的家用收音机中，解调后的输出信号被送入到一个音频功率放大器，驱动一个扬声器。
混频器对两个输入信号进行模拟相乘，生成一个差频信号。
通过设置本振频率，从而使得本振频率与想要的输入信号（你想要接收到的无线电台）的差值等于中频。
例如，你想接收频率为100.7MHz的调频电台，中频为10.7MHz，你需要将本振调整至：此过程称作“下变频”，因为一个高频信号通过混频器下移到低频率。
中频部分的作用相当于一个窄带滤波器，只允许被转换后的射频输入的一个“片段”通过。
中频部分的带宽等于你试图接收到的信号（或者“无线电台”）的带宽。
商业调频电台的带宽大约为100kHz，调幅电台带宽为5kHz，分别对应相应的频道间隔200kHz和10kHz。
软件无线电接收器软件定义的无线电接收器框图如图所示。
射频调谐器将模拟射频信号转换为模拟中频，与模拟接收器的前三个阶段相同。
接下来，A/D转换器将中频信号数字化，从而将其转换成数字样点。
这些样点被送入下一级，即图中虚线框所示的数字下变频（DDC）。
数字下变频通常是一个单独的芯片电路或者FPGA的IP核，它是SDR系统的关键部分。
01数字下变频（DDC）一个常规的DDC包含三个主要部分：•一个数字混频器；•一个数字本振；•一个FIR低通滤波器。
超外差调频接收机课程设计报告范文
超外差调频接收机课程设计报告范文一、调频接收机的主要技术指标1工作频率范围接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。
接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应，如调频广播收音机的频率范围为(88～108)MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为(88～108)MHz。
2灵敏度接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。
调频广播收音机的灵敏度一般为（2～30）uV。
3选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB数越高，选择性越好。
一般调幅收音机频偏10kHz的选择性应大于20dB，调频收音机的中频干扰比应大于50dB。
4频率特性接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。
调频机的通频带一般为200kHz。
5输出功率接收机的负载上获得的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。
二调频接收机设计1调频接收机的工作原理及频谱与波形图图一超外差式调频接收机组成框图图2超外差原理的频谱与波形图2各组成部分的功能一般调频接收机的组成框图如图一所示2.1输入调频回路又称天线回路。
它的主要功能是选择所需电台的信号，抑制不需要的信号与干扰，特别是要滤除中频干扰，同时也要求输入回路的插入损耗小，并使天线阻抗和高放管的输入阻抗相匹配，并传输最大的功率，避免信号来回反射。
输入回路常常是一带通滤波器。
2.2高频放大器也称射频放大器。
它应具有足够的增益，通常约为10dB，而且要求低噪声，这样可降低整个接收机的噪声系数；要求选频放大，以抑制不需要的信号与干扰，如镜像干扰以及在混频级可能引起各种互调失真的某些信号；要求加一定得自动增益控制，以防止输入过强信号时，引起中放级的过载；同时，也要求高频放大器能抑制本机振荡器辐射至天线而干扰其他用户。
所以，高频2.4中频放大器中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。
软件定义的无线电通信系统设计与实现
软件定义的无线电通信系统设计与实现在无线电通讯系统的设计与实现中，软件定义无线电技术（Software Defined Radio，SDR）是一种非常重要的技术手段。
它最大的特点是可以通过软件对无线电功能进行配置和控制，而无需通过硬件设计实现。
因此，SDR技术可以大幅度缩短从设计到实现的时间，同时也可以提高无线电设备的普遍性和可移植性，降低产品的维护和升级成本。
本文将对SDR技术在无线电通讯系统的设计与实现过程中的优势、应用以及未来走向进行探讨。
一、SDR技术在无线电通信系统中的应用1.1 调制、解调和数据处理SDR技术可以实现对不同调制方式（如AM、FM、BPSK、QPSK等）的软调制，而不需要单独设计硬件电路。
同时，在解调和数据处理上，SDR技术也可以通过使用数字信号处理（DSP）或通用处理器（GPP）进行相应的计算和处理。
1.2 频带和功率管理SDR技术还可以实现对一定范围内的频带进行快速定频和扫频，而且可以通过控制软件实现对功率的有效管理。
这种通过软件实现的频带和功率管理能够有效地控制无线电设备的能量消耗，并且提高了无线电设备的灵活性和可移植性。
1.3 远距离通信和网络应用SDR技术还可以实现远距离通信和网络接入等应用。
例如，通过使用SDR技术，人们可以轻松地建立自己的无线电网络，实现对多个设备的同时控制和管理。
二、SDR技术在无线电通信系统中的优势2.1 更高的可编程性和维护性由于SDR技术是使用软件进行配置和控制的，所以这种技术具有更高的可编程性和维护性。
一旦硬件设备完成，可以大大简化软件设计和开发的过程。
此外，SDR技术具有更高的灵活性，能够支持快速和便捷的无线电功能配置以及升级。
2.2 更强的可移植性SDR技术的另一个优势是更强的可移植性。
由于SDR技术主要是使用软件进行配置和控制的，因此可以轻松实现跨平台应用。
例如，使用SDR技术设计的某一种设备可以轻松地移植到不同操作系统或不同平台的设备上。
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SDR接收机的设计与实践
SDR接收机的设计与实践
近年来，软件定义无线电（Software Defined Radio，简称SDR）技术得到了广泛应用和持续发展。
SDR接收机作为SDR系统的重要组成部分，在通信、无线电频谱监测、雷达、无线电干扰分析等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍SDR 接收机的设计原理、实践经验以及相关应用案例。
一、SDR接收机的设计原理
SDR接收机的核心思想是将传统的无线电硬件功能移入软件，通过数字信号处理对射频信号进行取样、滤波、解调等处理。
其设计原理主要包括前置放大、模拟-数字转换、滤波和解调等关键步骤。
1. 前置放大
SDR接收机中的前置放大器负责将输入信号的电平增益至适宜的范围，以提高接收灵敏度和动态范围。
在设计前置放大器时，需要考虑增益平坦性、噪声系数和非线性失真等关键指标，并根据应用场景选择合适的放大器类型。
2. 模拟-数字转换
模拟-数字转换是SDR接收机的重要环节，用于将收到的模拟信号转换为数字信号进行后续处理。
传统的模拟-数字转换器（ADC）采用采样保持电路将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
在设计中，需要根据所需的带宽、采样率和分辨率等要求选取适当的ADC芯片。
3. 滤波
滤波是SDR接收机中的重要环节，用于抑制带外噪声和无用信号，使得后续的数字信号处理更加精确和高效。
一般使用
低通滤波器对采样后的信号进行滤波处理，以滤除高频噪声和混频产生的谐波等不必要信息。
4. 解调
解调是SDR接收机的关键环节，用于从接收信号中恢复出原始的信息信号。
不同的调制方式需要采用不同的解调算法，常见的解调方式包括调幅解调、调频解调、调相解调等。
解调算法的选取需要根据具体的应用场景和系统需求进行优化。
二、SDR接收机的实践经验
在实践中，设计和实现一个高性能的SDR接收机需要多个方面的综合考虑。
以下是一些关键的实践经验和技巧：
1. 选择适当的硬件平台：根据应用需求和性能要求，选择合适的硬件平台，如通用计算机、FPGA、DSP、ARM等。
不同的硬件平台具有不同的计算能力和资源分配，需要根据具体情况进行选择。
2. 优化算法设计：在设计解调算法时，充分考虑计算复杂度和实时性要求。
可采用并行计算、算法优化和降低复杂度等方法，提高算法的性能和效率。
3. 灵活的硬件接口：设计SDR接收机时，考虑硬件接口的灵活性和可配置性，以适应不同的应用场景和工作模式。
常见的硬件接口包括USB、PCIe和以太网等。
4. 信号处理的平台化：将常用的信号处理功能模块化设计，提高代码的复用性和可维护性。
利用现有的信号处理库和开发工具，加速开发和测试过程。
三、SDR接收机的应用案例
SDR接收机在通信、频谱监测、雷达等领域具有广泛的应用前景。
以下是一些典型的应用案例：
1. 通信应用：SDR接收机可以应用于无线电通信系统，
实现灵活的协议适配和频谱资源共享。
通过软件的方式实现通信协议的升级和切换，提供更好的通信覆盖和网络容量。
2. 频谱监测：SDR接收机可以实时监测无线电频谱，帮
助相关部门对频率资源进行有效管理和优化。
通过采集和处理频谱数据，实现频谱监测和传感，提供实时的频谱态势感知。
3. 雷达系统：SDR接收机在雷达系统中可以用于高频率
多波束信号处理和多通道相控阵雷达。
通过灵活的配置和调整，可以实现覆盖范围的扩展和目标跟踪的优化。
总结起来，SDR接收机的设计与实践需要深入理解其原理
和技术要点，结合具体的应用需求进行优化和创新。
随着SDR
技术的不断发展和成熟，SDR接收机在无线通信和雷达等领域
的应用前景将更加广阔。
我们有信心相信，SDR接收机将在未
来的通信和无线电技术中发挥越来越重要的作用
综上所述，SDR接收机具有广泛的应用前景和重要的作用。
它在通信、频谱监测和雷达等领域都能发挥重要的作用。
通过灵活的协议适配和频谱资源共享，SDR接收机可以提供更好的
通信覆盖和网络容量。
同时，它还可以实时监测无线电频谱，帮助管理和优化频率资源。
在雷达系统中，SDR接收机可以用
于高频率多波束信号处理和多通道相控阵雷达，实现覆盖范围的扩展和目标跟踪的优化。
随着SDR技术的发展和成熟，我们有信心相信SDR接收机将在未来的通信和无线电技术中发挥越来越重要的作用。