软件无线电离我们还有多远

)为美国无线中继同盟(ARRL)撰写了SDR基础系列文章的首篇，文章介绍了名为SDR-1000的完整SDR收发机的构建。最后还促成他成立了FlexRadio Systems公司，并将SDR-1000生产为商用产品。

SDR-1000是一个真正的SDR产品，它采用直接变频技术，并利用DSP实现滤波、调制/解调和软件控制。它还采用PC声卡实现ADC/DAC，具有完整的虚拟前面板功能。PC执行所有的DSP功能。SDR-1000直到最近才取得了成功商用。虽然目前还对该产品提供支持，但更重要的是，在该产品基础上FlexRadio公司推出了最新产品FLEX-5000A。

正如你从将来其它制造商那里看到的那样，FLEX-5000是一款非常成熟的SDR收发机产品(图1)。它遵循SDR-1000设计并进行了改善。特别是它取消了PC声卡，增加了自己的ADC和DAC。PC仍然处理DSP、接收机控制和显示功能，并通过IEEE 1394火线接口与无线电台通信。

FLEX-5000A非常神秘，可能是目前最强大的实用业余无线电收发机。它覆盖了从1800kHz到54MHz(160、80、40、30、20、17、15、10和6米)所有的业余波段。另外，它实际上能工作在所有常规的业余无线模式，包括CW、AM、SSB、DSB、FM和RTTY，以及多种数字分组模式(如PSK31)。它的直接变频接收机具有独特的前端功能(图2)。

发射机可以在所有波段输出100W的射频功率。发射机和接收机的谐波和边带抑制、三阶互调失真、灵敏度和图像抑制性能都是世界一流的。令人印象深刻和灵活的开关矩阵允许三幅天线中任一幅连接到两个可能的接收机或发射机中的任意一个。

连接天线的输入端采用了一个低噪声放大器(LNA)以及为每个主要业余频段准备的输入带通滤波器(BPF)组。在LNA后有一个低通滤波器(LPF)用作平滑滤波器。输出信号再送到正交开关检波器(QSD)。虽然大多数接收机中的第一级电路是传统的混频器，但FLEX-5000A使用了一个独特的开关电路，即以发明者Dan Tayloe名字命名的Tayloe检波器(N7VE)(图3)。

该电路实质上是一个1比4的MOSFET开关型多路分接器，四个输出端各配有一个电容。分接开关以四倍于目标信号检测频率的速度进行切换。驱动源的输出电阻和开关电容形成了一个选择性的带通滤波器。开关速率决定了滤波器的中心频率，滤波器带宽则是电阻和电容值的函数。

但更重要的是，在采样输入信号时，输出信号相互间有90°的相移。组合低噪声运放中的输出信号将产生大家熟悉的基带同步(I)和正交(Q)信号，并使得Tayloe检波器成为一个直接变频电路。有了I/Q信号后，任何类型信号的解调都有了可能。

I和Q信号再发送给24位的sigma-delta ADC。ADC的采样率可以在192、96或48ksamples/s之间选择。ADC输出通过火线接口进入PC。音频编解码器从PC接收经过解调、滤波和其它处理后的信号，然后送到音频放大器、扬声器或耳机。

Tayloe检波器的本地振荡器信号来自直接数字合成器(DDS1)，而DDS1的输入来自10MHz温补晶振(TCXO)，该晶振负责驱动带500MHz压控晶振(VXCO)输出的锁相环(PLL)。DDS1振荡器可以按最小1Hz的步距将接收机设置到任一频率。

与主接收机相同但独立于主接收机的第二个接收机可以作为附件安装。另外还使用了一个独立的本地振荡器(DDS2)。对于发射机来说，来自麦克风的音频(AF)输入信号在编解码器和PC中数字化以便于调制。编解码器中产生的信号再经DAC转换I和Q信号。正交开关激励器(QSE)用作调制器。

在经过放大和低通滤波后，信号被送至最后的功放(PA)，这是一个输出功率达100W的推拉式MOSFET管AB类放大器。信号在送至开关矩阵和天线之前还要再经过一次低通滤波以清除谐波分量。DDS1决定了发射机的频率。

虽然FLEX-5000A的硬件令人印象深刻，但它的PowerSDR软件才是真正的功臣。PowerSDR软件负责执行所有的DSP功能，并实现前面板和所有其它无线电台控制(图4)。该软件采用C#语言编写，是完全开放源码的软件，可从www.flex-radio.com免费下载。众多有着高度兴趣和高超技术的SDR专家负责该软件的维护和升级。另外，该软件可以在Windows XP或Vista下运行。能够在Mac或Linux机器上运行的通用版本正在开发中。

接收机的本地振荡器频率显示区位于PC视频显示屏的顶部，上面显示了接收机和发射机频率以及第二台接收机频率(如果安装了的话)。真正令人感兴趣的内容显示在PC屏幕的中间，这就是所谓的扫调附加器显示区，上面显示了正在接收的波段。该波段的宽度等于接收机ADC采样速度的一半。