SDR調(diào)諧器和數(shù)字無線電廣播之謎

與 AM/FM 廣播相比，廣播提供更多電臺和更大的覆蓋范圍。數(shù)字無線電廣播還顯著改善了接收效果，同時提供無噪音的 CD 質(zhì)量聲音。

然而，數(shù)字廣播包含不同的廣播標(biāo)準(zhǔn)——高清廣播、數(shù)字音頻廣播 （DAB） 和世界數(shù)字廣播 （DRM）——它們也占據(jù)了區(qū)域性的足跡。并且每個標(biāo)準(zhǔn)的硬件實(shí)現(xiàn)可能很昂貴，并且會增加電路板空間和功耗。

進(jìn)入軟件定義無線電 （SDR） 解決方案，它們能夠通過緊密耦合的射頻前端和基帶軟件在單芯片上支持多種數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)。SDR 是現(xiàn)代無線領(lǐng)域最重要的技術(shù)之一，可以調(diào)諧到任何頻段并實(shí)施不同的調(diào)制和解調(diào)方案。換句話說，它可以通過使用可重新配置的硬件和強(qiáng)大的軟件來促進(jìn)同一設(shè)備中的多個標(biāo)準(zhǔn)。

在接收端，軟件定義的無線電通常將無線電信號直接饋送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC），以便在盡可能靠近天線的地方對接收器中的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化。然后對信號進(jìn)行濾波、解調(diào)并分離到單獨(dú)的通道中。最后，將信號連接到處理器以調(diào)諧信號并提取調(diào)制的音頻或數(shù)據(jù)。

在發(fā)送端，軟件定義無線電在數(shù)字域執(zhí)行編碼、調(diào)制等，并將信號移交給數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC），以將信號轉(zhuǎn)換回模擬格式并將其傳遞給用于傳輸?shù)纳漕l功率放大器。

簡而言之，支持 SDR 的 RF-CMOS 芯片可以通過動態(tài)加載新的波形和協(xié)議來重新編程或重新配置不同的波形和協(xié)議。調(diào)制技術(shù)和性能特征等不同功能在軟件中定義為波形的一部分。

Silicon Labs 的 SDR 之旅

通常與無線通信相關(guān)的 SDR 技術(shù)正在汽車無線電設(shè)計中取得穩(wěn)步進(jìn)展，其中支持 SDR 的調(diào)諧器芯片可以通過軟件下載升級頻段、空中接口和無線電功能的其他方面。從芯片制造商的設(shè)計路線圖中可以明顯看出這一點(diǎn)。

例如，2017 年，當(dāng)挪威宣布推出數(shù)字無線電開關(guān)時，瑞薩將其用于車載信息娛樂的 R-Car 片上系統(tǒng) （SoC） 通過整合 Silicon Labs 的 Dual Eagle Si47961/Si47962 模擬，將其用于支持 SDR 的平臺硬件前端的 AM/FM 收音機(jī)接收器和數(shù)字收音機(jī)調(diào)諧器。軟件方面，R-Car信息娛樂SoC集成了M‘s Style Technology開發(fā)的數(shù)字無線電解調(diào)軟件。

在無線電調(diào)諧器 IC 的嵌入式 DSP 上運(yùn)行的軟件解調(diào)器使信息娛樂系統(tǒng) SoC 能夠支持模擬和數(shù)字無線電規(guī)范?？爝M(jìn)到 2019 年，Silicon Labs 已將混合 SDR 調(diào)諧器納入其 Dual Eagle 系列 AM/FM 接收器和數(shù)字無線電調(diào)諧器，以在一個通用平臺上支持全球數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)。

圖 2：支持 DRM 的Si4796x混合 SDR 芯片將 AM/FM 無線電接收器與 HD-Radio?/DAB/DAB+/DMB/DRM 調(diào)諧器相結(jié)合。

當(dāng)單一平臺可以解調(diào)和解碼全球數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)時，它可以簡化汽車無線電設(shè)計并降低成本。Silicon Labs 的混合 SDR 技術(shù)提供基于 DSP 的功能，例如最大比合并 （MRC）、數(shù)字自動增益控制 （AGC）、數(shù)字無線電快速檢測和動態(tài)零中頻 （ZIF） I/Q。

該公司支持 DRM 標(biāo)準(zhǔn)的 Si479x7 調(diào)諧器是先前用于瑞薩電子 R-Car 信息娛樂設(shè)計的 Dual Eagle AM/FM 接收器和數(shù)字收音機(jī)調(diào)諧器的擴(kuò)展。這是該公司首款支持 DRM 標(biāo)準(zhǔn)的汽車收音機(jī)調(diào)諧器，它是當(dāng)前在 AM 和 FM/VHF 頻段運(yùn)行的模擬無線電標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量數(shù)字替代品。

值得注意的是，單一數(shù)字無線電平臺可以通過基于 SDR 的設(shè)計或使用調(diào)諧器加協(xié)處理器方法來實(shí)現(xiàn)。然而，在多通道射頻系統(tǒng)中，后一種以 SoC 為中心的方法仍然需要大量的模擬信號處理。這反過來又會導(dǎo)致對射頻干擾的敏感性以及電路板尺寸和模擬設(shè)計復(fù)雜性的增加。

更多數(shù)字無線電切換

基于 SDR 的解決方案通常以為藍(lán)牙、Wi-Fi 和 GPS 等多種連接技術(shù)提供單一無線通信平臺而聞名，現(xiàn)已成為數(shù)字無線電廣播設(shè)計方案中的關(guān)鍵要素。支持 SDR 的調(diào)諧器可幫助汽車 OEM 和一級供應(yīng)商創(chuàng)建單一平臺來解調(diào)和解碼全球數(shù)字無線電標(biāo)準(zhǔn)。

除了促進(jìn)在 AM 和 FM/VHF 頻帶中運(yùn)行的當(dāng)前模擬無線電標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量數(shù)字替代之外，SDR 解決方案還確保通過軟件下載（即無線 （OTA） 升級）輕松適應(yīng)區(qū)域變化，而汽車收音機(jī)仍在使用中。

審核編輯：郭婷