ADI专家解读软件定义无线电火爆的技术“基因”

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对于大众，软件定义无线电（SDR）是非常“高大上”的话题，而即使对于绝大部分电子技术工程师而言，也依然有点阳春白雪的感觉。事实上，这个技术提出二三十年来，受限于高昂的成本和复杂的技术实现方案，一直以来是军事应用的独宠，知名的应用包括美军联合战术无线电系统(JTRS)计划。
           
          在不久前举办的易维讯媒体产业论坛上，ADI渠道管理及新兴市场事业部高级客户应用经理章新明(Eagle)发表了“软件定义无线电的创新应用”的专题演讲。演讲中，Eagle以ADI在2013年开始陆续推出的AD936x系列射频收发器为例，一句“AD9361和AD9364上市以来就供不应求，我们的生产和技术支持已经跟不上客户的进度。”道出了软件定义无线电技术不为人知的火爆市场。
           
          Eagle关于AD936x的技术特性的分享讲座，包括了ADI与Xilinx和安富利合作的生态系统介绍，以及在无人飞行器、LTE通信基础实施和防务电子等领域的应用机会。这次讲座从专业技术角度解读了软件定义无线电火爆背后的技术“基因”，改变了参会嘉宾对软件定义无线电技术一直以来“阳春白雪”、“离我们很远”的印象，软件定义无线电其实已经真正走到我们的身边。
           

       

        ADI渠道管理及新兴市场事业部高级客户应用经理章新明：AD936x上市以来供不应求。

         
        火爆背后的技术基因
          要解读AD936x应用火爆的技术基因，我们先来认识下这个ADI“明星”产品系列。AD936x包括双通道AD9361和单通道的AD9364两个公开版本和多款针对特定市场、特定客户的特殊型号，是一系列高性能、高度集成的RF收发器，其领先的可编程性和宽带能力使其成为多种收发器应用的理想选择。该器件集RF前端与灵活的混合信号处理为一体，集成频率合成器，并为处理器提供可配置数字接口，从而简化设计和工程导入时间。该系列器件工作频率范围为70MHz至6.0GHz，涵盖大部分特许执照和免执照频段，器件支持的通道带宽范围为200kHz至56 MHz，满足多种应用需要。
           

       

           
          正因为如此，Eagle认为AD936x应用火爆是因为其突破性的芯片设计和先进的生产测试工艺流程，保证高度集成的芯片能够满足软件定义无线电的应用要求，满足了一直以来因射频带宽和集成度等性能瓶颈而压抑的大量需求，因此SDR成为众多应用/市场OEM制造商的必选项, 为多种无线电方案提供统一的可再编程无线电平台。AD936x具备出色的灵活性和可配置性以及支持现场升级，但在AD936x出现前集成式宽带收发器解决方案在性能、可调带宽方面受限，许多OEM制造商缺乏实现实用而高性价比的SDR设计的能力或资源。分立式SDR的设计复杂、成本高昂，很多客户缺乏有效的硬件和射频信号链设计能力，从而导致上市时间延滞，所以他们需要更优秀的集成式软件定义射频收发器。
           
          集成式的射频收发器AD936x将信号链封装于一个软件可配置IC之中，包括混频器、发射和接收通道的频率合成器、模拟滤波、数据转换器和其他功能。该收发器适用于多种应用的通用可再编程无线电平台，实现灵活、可配置、可现场升级的低风险参考设计，帮助客户简化物料清单，实现快速上市，并且拥有更小的体积，良好的散热性和优异的节能性。
           

       

           
          在关键特性上，AD936x实现了极大的突破，这是其获得市场极大成功的关键。频率范围与竞争产品相比改善69%以及通道带宽增加111%，这对于任何关注SDR技术应用的企业来说，都是“难以抗拒”的诱惑。“和竞争对手比是唯一一款真正可以用的，市场上的同类产品，只到3.8G，带宽28兆，但不支持GSM的200KHz带宽，1GHz的噪声系数是3.5dB，2GHz就不敢标了，而我们分别是2dB和3dB。”Eagle指出。
           
          与AD936x相比，当今现有的集成式宽带射频收发器解决方案在性能、可调带宽方面受限。而且工程师面临日益复杂的设计挑战，其中模拟工程师需要需了解FPGA和嵌入式设计与系统处理技术，而数字工程师需要了解模拟设计基础知识，硬件工程师需要使用软件建模，所有这些对于任何一个设计工程师都极具挑战性。工程师一直面临日益严峻的市场和技术挑战，他们需要提供包括软件源代码和驱动程序的参考设计。ADI适时推出的AD936x集成式设计、高性能的技术指标满足了这些需求。
           
          凭借良好的生态系统轻松实现“design-in”
          在强调产业生态的今天，好的核心芯片产品决不是孤立存在的，良好的应用生态系统很重要。ADI在AD936x系列推出以来，努力打造了非常友好的应用生态系统，帮助客户加快上市步伐，并降低风险。“在快速上市支持方面，我们提供了快速上市套件，ADI的射频板 + Xilinx的FPGA板，这个板可以插在PC里，根据接口标准把它们插上去，整个开发系统就出来了，可以直接收发。这个demo真的是自己收自己发，接上天线就可以了。”Eagle指出。
           

       
        ADI、Xilinx和安富利三家联合的AD936x技术生态系统解决了应用瓶颈，加速产品面市过程。

           
          “我们有S1、S2、S3、S4几套开发板，差别是S1是单收单发，其频率范围到4GHz，S2是双收双发，S3、S4都是全带宽，这些都提供对应的板子，和Xilinx最新的FPGA直接对接的，这些套件我们可以提供射频板，在购买Xilinx开发板以后，下载我们的设计文件，包括各种支持配置的应用程序，通过ADI、Xilinx和安富利一起支持。”Eagle表示。
           
          “ADI和Xilinx进行合作是为了让中国的工程师能够更加轻松自如地去面对市场和设计的挑战，我们提供了很多设计资源、有竞争力的产品以及更多的参考设计，使他们能设计出差异化的、高性能、低成本的产品，且能缩短上市时间，这是ADI和Xilinx的使命，也是我们一起合作的原因和背景。”Eagle进一步指出。
           
          这些应用，让创新设计思维脑洞大开
          一直以来，软件定义无线电受限于成本、开发复杂度和技术成熟度等因素，军事应用成了其最大的市场。而今天，这种状况发生了极大的变化。“软件定义无线电的应用领域非常多，具体而言，像微蜂窝、微微蜂窝等通信基础设施、各种数据卡、无人机高清图像传输，等等。”Eagle指出。
           
          Eagle现场分享了AD9361在MIMO平台上的应用，包括：LTE基站支持至少2收2发（手机是2收1发）；LTE有源天线波束合成应用——基站信号的波束合成，增大蜂窝基站的整体效率；支持无线局域网802.11ac标准要求的波束合成；直接查找应用——包括射频导航、距离测量、射频定位。
           

         

       
        软件定义无线电独特的技术优势，打开各种创新应用之门。

           
          近年来无人飞行器市场非常火爆，而中国厂商无疑在市场独领风骚。然而，作为无人飞行器重要功能的视频拍摄实时画面传输面临很多问题——无线传输的带宽、稳定性、传输距离等等。“有客户找到我们，利用他们的图像方案，将我们的射频方案与通信方案整合，非常好地解决了之前让他们头疼的视频无线稳定传输问题。”Eagle透露。据悉，目前该类应用在无人飞行器上具有很大的市场潜力。
           
          测试仪器是Eagle现场重点分享的另外一个创新应用领域。“像频谱仪和网络分析仪，很复杂、很昂贵的设备，不方便携带，这给现场测试人员带来极大的不便。借助AD9361，我们的客户实现了这些设备的便携化，在很低的功耗下实现了很好的功能特性。”在ADI公开的AD936x成功客户案例中，美国国家仪器下属机构Ettus Research的USRP B210和B200无线无线电平台产品，是第一款真正完全继承的、单板的通用软件无线电外设平台，连续覆盖70MHz~6 GHz的频率范围。