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1、fr2选频特性fr3fr1图 1.3 接收机输入频谱示意图频道 1频道 2频道间隔频道 3频道带宽麦克风前置放大功率放大扬声器图 1.5 无线电系统的实用结构载波功率放大选频滤波调制滤波本振混频滤波混频滤波本振解调滤波(a) 发射端结构(b) 接收端结构0fc滤波特性fc+F fc+2Ffc-Ffc-2F图 1.4 振幅调制后的输出频谱示意图Ffr2fr3fr1图 1.6 接收机的频谱变化示意图fr2fr3fr1(a) 选频滤波前(b) 选频滤波后fIF2fIF3fIF1(c) 混频后滤波前fIF2(d) 混频滤波后G1NF1图 1.8 级联系统的噪声系数GnNFnG2NF2G3NF3图 1.
2、9 自动增益控制的系统构成均值/峰值检测器UiUoUP低 通滤波器直 流放大器可控增益放大器控制信号发生器电 压比较器fcfc+F fc+2Ffc-Ffc-2F图 1.7 发射机的频谱变化示意图fcfc+Ffc-FfL1+fcfL1fL1+2fcfL1-fcfL1-2fcfL2+fo1fL2fL1+2fo1fL1-fo1fL1-2fo1(a) 调制后的频谱(b) 调制滤波后的频谱(c) 第一级混频后的频谱(d) 第二级混频后的频谱图 1.10 超外差无线电接收机的系统结构选频滤波混频滤波本振解调滤波解调输出fRFfLfIF图 1.12 时分双工技术接收机发射机天线图 1.13 频分双工技术(a
3、) 频分双工系统结构接收机发射机天线滤波器 1滤波器 2fTfR滤波器 2滤波器 1fTfR(b) 滤波器的频率响应fLfRFfRF图 1.11 超外差接收机镜频抑制示意图fLfRFfRFfIFfIFfIFfIF(a) 中频较小时(b) 中频较大时图 1.14 环行器双工技术接收机发射机天线图 1.15 无线数字通信的系统结构载波数字调制滤波本振混频滤波混频滤波本振数字解调判决功放选频数字复用 数字解复用 (a) 发射端结构(b) 接收端结构信源编码模拟信源数字信源信源解码模拟输出数字输出载波恢复定时恢复判决电平图 1.16 实信号的频谱示意图0-f0f0fX(f )B图 1.17 正交解调与
4、调制的系统模型LPFx(t)LPF(a) 正交解调BPFy(t)zBI(t)zBQ(t)cosotsinotcosot-sinot(b) 正交调制zBI(t)zBQ(t)图 1.18 NCO 的原理框图时钟fCLK正弦信号输出输出控制正弦波表存贮器频率、相位控制字图 1.19 NCO 的常用结构正弦信号输出正弦波表存贮器相位加法器寄存器相位累加器本振频率输入寄存器寄存器频率偏移相位偏移图 1.20 零中频数字基带接收机的系统结构BPFLNA正交本振LPFLPFA/DA/D数字基带信号处理IQcossincossinIQ图 1.21 超外差式数字基带收发机的系统结构BPFLNA正交本振LPFLP
5、F数字基带信号处理BPFA/DLOIFRFA/DT/RIQD/AD/Acossin正交本振LPFLPFBPFABPFIF LOPAcossinIQ图 1.22 超外差式数字中频接收机的系统结构BPFLNA正交 NCOLPFLPF数字基带信号处理BPFA/DLOIFRF语音图像数据图 1.23 软件无线电系统的基本结构窄带A/D实 时信号处理数据语音图像窄带D/A宽带D/A A/D宽带A/D射频 转换 与 波束 形成。 。 。 。 。 。硬件平台软件平台系统控制器图 2.2 不同采样率对信号采样的影响f0fXs(f )(b) 过采样时fs-fsfs fmaxfs-fs(a) 欠采样时0Xs(f)
6、fs fmax0tx(t)0txs(t)0tp(t)Ts(a) 采样前的信号图 2.1 信号采样过程示意图0fX(f )fmax-fmax0fXs(f )fs-fsfs= fmax0fP(f ) fs(c) 采样周期序列(e) 采样后的信号(b) 采样前的信号频谱(d) 采样周期序列的频谱(f) 采样后的信号频谱图 2.3 信号恢复过程示意图图 2.4 带通信号采样时的频谱变化图中()内为式中 k 的取值ks sskXTX)(2)(0fX( f )B(a) 采样前(b) 采样后2B 3B 4B-B-2B-3B-4BfXs( f )-5B5B-5B+-0B2B 3B 4B-B-2B-3B-4B5
7、B+(0)-(0)-(1)-(2)-(3)-(4)+(-3)+(-4)+(-2)+(-1)-(5)+(-5)图 2.5 带通采样中的频谱反转0fX( f )B(a) 采样前(b) 采样后2B 3B 4B-B-2B-3B-4BfXs( f )-5B5B-5B+-0B2B 3B 4B-B-2B-3B-4B5B+(0)-(-1)-(0)-(1)-(2)-(3)+(-3)+(-4)+(-2)+(-1)-(4)+(1)图 2.6 离散信号的归一化频谱0/fs|Xs(ej)|2-20|Xs()|s-s(a) 归一化前(b) 归一化后图 2.7 信号采样量化过程示意图四舍五入法舍去法补入法987654321
8、08.57.56.55.54.53.52.51.50.5876543210987654321tx(t)图 2.8 逐次逼近式 A/D 的原理示意图计数器+x(t)D/A寄存器x(n)控制与定时转换结束转换启动参考电压r(t)启动结束读信号x(t) r(t)图 2.9 并行式 A/D 的原理示意图译码逻辑+x(t)寄存器x(n)采样时钟VREF+2N-1 路N bitN bit-VREF图 2.10 子区式 A/D 的原理示意图数字校正寄存+x(t)4 bit并行式A/Dx(n)bit14 bit高速D/Abit2 bit3 bit4MSB4 bit并行式A/Dbit5 bit6 bit7 bi
9、t8LSB图 2.11 采样率与采样精度的制约关系fsN0图 2.12 不同采样率时的量化信噪比示意图0fXs(f)(a) 等采样时fs-fs-BB0fXs(f)fs-fs-BB(b) 过采样时图 2.13 采样中的孔径效应tVFSVtCONx(t)x(t) S/Hx(n)A/D图 2.14 带 S/H 的 A/D 转换器ttCONx (t)x(t)x(t)x(t)图 2.15 S/H 的基本结构+x (t)控制00.511.522.533.544.55x 105-120-100-80-60-40-20000.511.522.533.544.55x 105-120-100-80-60-40-2
10、00(a) 单频正弦输入(b) 多频正弦输入功率(dB)功率(dB)图 2.16 A/D 转换中的杂散x(t) LPFx(n)A/D图 2.17 低通采样中的抗混叠滤波fH(f )0fCfA(a) 抗混叠滤波(b) 抗混叠滤波器的频率响应x(t) LPFx(n)A/D图 2.18 A/D 转换中的采样时钟和基准电压fsVREF(a) 单口 RAM 缓存输出A/D 转换系 统单 口RAM数据处理系 统数据总线图 2.19 A/D 转换系统的输出缓冲方式(b) 双口 RAM 缓存输出A/D 转换系 统双 口RAM数据处理系 统数据总线(c) FIFO 缓存输出A/D 转换系 统FIFO缓存数据处理
11、系 统数据总线正弦信号发生器图 2.20 A/D 转换系统有效位数的测试参 考振荡源时钟信号发生器A/D转换系统模拟输入采样时钟数据处理采集数据图 2.21 实际 A/D 转换系统的功率谱x(t)+R图 2.22 电流加权型 D/A 的原理示意图x(n)I/2NI/2N-1I/2N-2I/4I/2x(t)+R图 2.23 电阻加权型 D/A 的原理示意图x(n)I/2NI/2N-1I/2N-2I/4I/22R4R2N-2R2N-1R2NRVREF图 2.24 综合加权型 D/A 的原理示意图x(n)x(t)2R2R2R2RRRR+VREF2RRx(t)寄存器x(n) D/A图 2.25 D/A
12、 转换中的建立时间时钟t1延迟 t2时钟x(n)x(t)t2t31LSB0txs(t)(a) 采样信号的时域波形图 2.26 信号恢复过程示意图0fXs(f )fs-fsfmax0txs(t)0fX (f )- fmaxfmax- fmax(b) 采样信号的频谱(c) 重构信号的时域波形(d) 重构信号的频谱HLP(f )HLP()图 2.27 D/A 转换的系统组成xso(t)x(t)D/A寄存器x(n)fs0txso(t)图 2.28 D/A 转换器的输出波形Ts-Tsx(t)展宽图 2.29 D/A 阶梯重构的系统模型xso(t)x(t)p(t)h(t)xs(t)图 2.30 D/A 转
13、换中阶梯重构的频谱变化0fX(f )(a) 采样前信号的频谱fmax-fmax0fXs(f )fs-fsfmax-fmax0fXso(f )fs-fsfmax-fmax(b) 采样后信号的频谱(c) D/A 阶梯重构后的频谱0fX (f )fmax-fmax(d) 低通滤波后的频谱(a) 数字预畸前(b) 数字预畸后图 2.31 数字预畸前后 D/A 转换输出的波形对比RTLNA图 2.32 基于射频低通采样的软件无线电结构AGCLPFA/D数字信号处理PALPFD/ARTLNA图 2.33 基于射频带通采样的软件无线电结构AGC电调带通A/D数字信号处理PALPFD/A图 2.34 射频带通
14、采样的频段覆盖0fXRF(f )f00f01f02f0(M-1)fs/2fs3fs/2图 2.35 实际带通滤波器的幅频响应0fHBP(f )f0BrB图 2.36 射频带通采样中的主采样和盲区采样0fXRF(f )f00f01f02f0(M-1)fs/2fs3fs/20fXRF(f )f00f01f02f0(M-1)(a)主采样(b)盲区采样RT选频图 2.37 基于中频带通采样的软件无线电结构混频数字信号处理D/A带通放大混频带通AGCA/D带通混频带通放大混频低通功放本振本振RFIF1IF20n1x (n1)(a) 抽取前的信号x (n2)(b) 抽取后的信号图 3.1 整数倍抽取1 2
15、 3 4-15 6 7 8-2-3-4-5-6-7-80n21234-1-2-3-4图 3.2 抽取器的系统模型抽取器x(n1)x (n2) Dx(n1)x (n2)(a) 抽取器(b) 模型0tx (t)(a) 采样前的信号x (n2)(e) 抽取后的信号图 3.3 采样、抽取过程的频谱变化0m1234-1-2-3-40nx (n1)(c) 采样后的信号1 2 3 4-15 6 7 8-2-3-4-5-6-7-80Xs (f)fmax- fmax (b) 采样前的频谱0X(f)fs1-fs1 (d) 采样后的频谱0X (f)fs1-fs1 (f) 抽取后的频谱fs2-fs2fff0n1x (n1)(a) 抽取前的信号x (n2)(d) 抽取后的信号图 3.4 抽取的等效过程1 2 3 4-15 6 7 8-2-3-4-5-6-7-80n21234-1-2-3-40n1p (n1)(b) 周期冲激序列1 2 3 4-15 6 7 8-2-3-4-5-6-7-80n1x (n1)(c) 抽样后的信号1 2 3 4-15 6 7 8-2-3-4-5-6-7-8图 3.6 抽取前的抗混叠滤波Dx (n2)x(n1) )(1jeHx (n1)(a) 带滤波器的抽取结构0)(1jeH2 1-2(b) 滤波器的频率响应-c-c0)(1jeX2 (a) 抽取前1-2-图 3.5 抽取前后
