基于软件定义无线电的实时频谱分析仪功能概述RF接收器前端

Posted 2021-12-18 虹科卫星与无线通信事业部

RF接收器前端和捕获控制器功能框图中的接收器部分显示了虹科HK-R5550中RFE的框图,该体系结构由一个超外差（SH）前端和一个后端组成，该后端利用了与直接转换（或零中频）接收器类似的I/Q混频器。

根据要分析的信号的频率来选择三个接收器信号处理路径其中之一，频率范围为9kHz至50MHz的信号被直接数字化，而所有其他信号则通过其他两个信号处理路径中的一个转换为第一个IF块的频率。IF模块由一组多个SAW滤波器组成，SAW滤波器的选择取决于输入信号的频率，SAW滤波器的输出馈入I/Q混频器。

这三种信号处理路径进一步分为捕获引擎的不同操作模式，射频前端模式 ZIF、SH、SHN和HDR支持中心频率在50MHz到特定产品模型支持的最大频率范围内进行调整，（如 HK-R5550-408，-418和-427分别为8GHz，18GHz和27GHz）。

ZIF、SH和SHN射频前端模式支持10Hz的调谐分辨率，然后使用数字移频将调谐分辨率提高到最接近的1Hz（±0.23Hz），所使用的移频技术是基于嵌入式数控振荡器（NCO）的直接数字合成器（DDS）。

HDR模式支持10Hz的调谐分辨率，没有进一步的微调可用。其余的射频前端模式 DD支持来自外部RF IN的50MHz IBW基带直接数字化。因此，尽管可以应用DSP的频移模式，但该模式不支持无线电频率调谐。
 

直接转换接收技术

直接转换（或ZIF）接收器非常适合宽带波形的信号分析，例如4G/5G/LTE，Wi-Fi和蓝牙，这种优点也带来了直接转换技术固有的IQ和DC偏移的缺点。

 

直流偏移校正

虹科HK-R5550的WB ADC抽样率为125 MSa / s，中频（IF）为0，整个IF带宽为125MHz。模拟滤波器会导致在中心频率Fc附近大约±50MHz处出现幅度下降，如下图所示。

直接转换接收器在频带中心有一个直流偏移，偏移量主要在接收器硬件中进行实时补偿，但始终存在一些残余偏移量（取决于应用和目标带宽），可能需要在软件中进行补偿，如软件中的校准或动态偏移补偿。

如果应用仅需要使用高达50MHz的IBW，则DC偏移补偿的一种简单替代方法是使用SH工作模式。
 

IQ偏移校正

直接转换接收器在基带信号的同相（I）和正交（Q）分量之间具有相位和/或幅度偏移，因此，当在存在信号音的数字化基带数据上执行FFT时，将会出现一个与中心频率偏移的频率与信号本身相同的“镜像”， 如下图所示。

需要一种校正算法来调整此信号分析所需的偏移量，尤其是对于ZIF模式，虹科的API中包含了一种校正方式，下表为RF前端控制/状态命令，

*每组命令的更多相关详细信息，请参阅阅读原文——《虹科HK-R5550用户指南》中“SCPI 命令集”部分（第43页起）