【導讀】對于大眾，軟件定義無線電（SDR）是非常“高大上”的話題，而即使對于絕大部分電子技術(shù)工程師而言，也依然有點陽春白雪的感覺。事實上，這個技術(shù)提出二三十年來，受限于高昂的成本和復雜的技術(shù)實現(xiàn)方案，一直以來是軍事應(yīng)用的獨寵，知名的應(yīng)用包括美軍聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無線電系統(tǒng)(JTRS)計劃。那么到底軟件定義無線電火爆的原因在哪呢？
在不久前舉辦的易維訊媒體產(chǎn)業(yè)論壇上，ADI渠道管理及新興市場事業(yè)部高級客戶應(yīng)用經(jīng)理章新明(Eagle)發(fā)表了“軟件定義無線電的創(chuàng)新應(yīng)用”的專題演講。演講中，Eagle以ADI在2013年開始陸續(xù)推出的AD936x系列射頻收發(fā)器為例，一句“AD9361和AD9364上市以來就供不應(yīng)求，我們的生產(chǎn)和技術(shù)支持已經(jīng)跟不上客戶的進度。”道出了軟件定義無線電技術(shù)不為人知的火爆市場。
Eagle關(guān)于AD936x的技術(shù)特性的分享講座，包括了ADI與Xilinx和安富利合作的生態(tài)系統(tǒng)介紹，以及在無人飛行器、LTE通信基礎(chǔ)實施和防務(wù)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用機會。這次講座從專業(yè)技術(shù)角度解讀了軟件定義無線電火爆背后的技術(shù)“基因”，改變了參會嘉賓對軟件定義無線電技術(shù)一直以來“陽春白雪”、“離我們很遠”的印象，軟件定義無線電其實已經(jīng)真正走到我們的身邊。
火爆背后的技術(shù)基因
要解讀AD936x應(yīng)用火爆的技術(shù)基因，我們先來認識下這個ADI“明星”產(chǎn)品系列。AD936x包括雙通道AD9361和單通道的AD9364兩個公開版本和多款針對特定市場、特定客戶的特殊型號，是一系列高性能、高度集成的RF收發(fā)器，其領(lǐng)先的可編程性和寬帶能力使其成為多種收發(fā)器應(yīng)用的理想選擇。該器件集RF前端與靈活的混合信號處理為一體，集成頻率合成器，并為處理器提供可配置數(shù)字接口，從而簡化設(shè)計和工程導入時間。該系列器件工作頻率范圍為70 MHz至6.0 GHz，涵蓋大部分特許執(zhí)照和免執(zhí)照頻段，器件支持的通道帶寬范圍為200 kHz至56 MHz，滿足多種應(yīng)用需要。
ADI專家解讀軟件定義無線電火爆的技術(shù)"基因"
正因為如此，Eagle認為AD936x應(yīng)用火爆是因為其突破性的芯片設(shè)計和先進的生產(chǎn)測試工藝流程，保證高度集成的芯片能夠滿足軟件定義無線電的應(yīng)用要求，滿足了一直以來因射頻帶寬和集成度等性能瓶頸而壓抑的大量需求，因此SDR成為眾多應(yīng)用/市場OEM制造商的必選項, 為多種無線電方案提供統(tǒng)一的可再編程無線電平臺。AD936x具備出色的靈活性和可配置性以及支持現(xiàn)場升級，但在AD936x出現(xiàn)前集成式寬帶收發(fā)器解決方案在性能、可調(diào)帶寬方面受限，許多OEM制造商缺乏實現(xiàn)實用而高性價比的SDR設(shè)計的能力或資源。分立式SDR的設(shè)計復雜、成本高昂，很多客戶缺乏有效的硬件和射頻信號鏈設(shè)計能力，從而導致上市時間延滯，所以他們需要更優(yōu)秀的集成式軟件定義射頻收發(fā)器。
集成式的射頻收發(fā)器AD936x將信號鏈封裝于一個軟件可配置IC之中，包括混頻器、發(fā)射和接收通道的頻率合成器、模擬濾波、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和其他功能。該收發(fā)器適用于多種應(yīng)用的通用可再編程無線電平臺，實現(xiàn)靈活、可配置、可現(xiàn)場升級的低風險參考設(shè)計，幫助客戶簡化物料清單，實現(xiàn)快速上市，并且擁有更小的體積，良好的散熱性和優(yōu)異的節(jié)能性。
ADI專家解讀軟件定義無線電火爆的技術(shù)"基因"
在關(guān)鍵特性上，AD936x實現(xiàn)了極大的突破，這是其獲得市場極大成功的關(guān)鍵。頻率范圍與競爭產(chǎn)品相比改善69%以及通道帶寬增加111%，這對于任何關(guān)注SDR技術(shù)應(yīng)用的企業(yè)來說，都是“難以抗拒”的誘惑。“和競爭對手比是唯一一款真正可以用的，市場上的同類產(chǎn)品，只到3.8G，帶寬28兆，但不支持GSM的200KHz帶寬，1GHz的噪聲系數(shù)是3.5dB，2GHz就不敢標了，而我們分別是2dB和3dB。” Eagle指出。
與AD936x相比，當今現(xiàn)有的集成式寬帶射頻收發(fā)器解決方案在性能、可調(diào)帶寬方面受限。而且工程師面臨日益復雜的設(shè)計挑戰(zhàn)，其中模擬工程師需要需了解FPGA和嵌入式設(shè)計與系統(tǒng)處理技術(shù)，而數(shù)字工程師需要了解模擬設(shè)計基礎(chǔ)知識，硬件工程師需要使用軟件建模，所有這些對于任何一個設(shè)計工程師都極具挑戰(zhàn)性。工程師一直面臨日益嚴峻的市場和技術(shù)挑戰(zhàn)，他們需要提供包括軟件源代碼和驅(qū)動程序的參考設(shè)計。ADI適時推出的AD936x集成式設(shè)計、高性能的技術(shù)指標滿足了這些需求。
憑借良好的生態(tài)系統(tǒng)輕松實現(xiàn)“design-in”
在強調(diào)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的今天，好的核心芯片產(chǎn)品決不是孤立存在的，良好的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)很重要。ADI在AD936x系列推出以來，努力打造了非常友好的應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)，幫助客戶加快上市步伐，并降低風險。“在快速上市支持方面，我們提供了快速上市套件，ADI的射頻板 + Xilinx的FPGA板，這個板可以插在PC里，根據(jù)接口標準把它們插上去，整個開發(fā)系統(tǒng)就出來了，可以直接收發(fā)。這個demo真的是自己收自己發(fā)，接上天線就可以了。”Eagle指出。
ADI、Xilinx和安富利三家聯(lián)合的AD936x技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)解決了應(yīng)用瓶頸，加速產(chǎn)品面市過程。
“我們有S1、S2、S3、S4幾套開發(fā)板，差別是S1是單收單發(fā)，其頻率范圍到4GHz，S2是雙收雙發(fā)，S3、S4都是全帶寬，這些都提供對應(yīng)的板子，和Xilinx最新的FPGA直接對接的，這些套件我們可以提供射頻板，在購買Xilinx開發(fā)板以后，下載我們的設(shè)計文件，包括各種支持配置的應(yīng)用程序，通過ADI、Xilinx和安富利一起支持。”Eagle表示。
“ADI和Xilinx進行合作是為了讓中國的工程師能夠更加輕松自如地去面對市場和設(shè)計的挑戰(zhàn)，我們提供了很多設(shè)計資源、有競爭力的產(chǎn)品以及更多的參考設(shè)計，使他們能設(shè)計出差異化的、高性能、低成本的產(chǎn)品，且能縮短上市時間，這是ADI和Xilinx的使命，也是我們一起合作的原因和背景。”Eagle進一步指出。
這些應(yīng)用，讓創(chuàng)新設(shè)計思維腦洞大開
一直以來，軟件定義無線電受限于成本、開發(fā)復雜度和技術(shù)成熟度等因素，軍事應(yīng)用成了其最大的市場。而今天，這種狀況發(fā)生了極大的變化。“軟件定義無線電的應(yīng)用領(lǐng)域非常多，具體而言，像微蜂窩、微微蜂窩等通信基礎(chǔ)設(shè)施、各種數(shù)據(jù)卡、無人機高清圖像傳輸，等等。”Eagle指出。
Eagle現(xiàn)場分享了AD9361在MIMO平臺上的應(yīng)用，包括：LTE基站支持至少2收2發(fā)（手機是2收1發(fā)）；LTE有源天線波束合成應(yīng)用——基站信號的波束合成，增大蜂窩基站的整體效率；支持無線局域網(wǎng)802.11ac標準要求的波束合成；直接查找應(yīng)用——包括射頻導航、距離測量、射頻定位。
軟件定義無線電獨特的技術(shù)優(yōu)勢，打開各種創(chuàng)新應(yīng)用之門。
近年來無人飛行器市場非常火爆，而中國廠商無疑在市場獨領(lǐng)風騷。然而，作為無人飛行器重要功能的視頻拍攝實時畫面?zhèn)鬏斆媾R很多問題——無線傳輸?shù)膸挕⒎€(wěn)定性、傳輸距離等等。“有客戶找到我們，利用他們的圖像方案，將我們的射頻方案與通信方案整合，非常好地解決了之前讓他們頭疼的視頻無線穩(wěn)定傳輸問題。”Eagle透露。據(jù)悉，目前該類應(yīng)用在無人飛行器上具有很大的市場潛力。
測試儀器是Eagle現(xiàn)場重點分享的另外一個創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域。“像頻譜儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀，很復雜、很昂貴的設(shè)備，不方便攜帶，這給現(xiàn)場測試人員帶來極大的不便。借助AD9361，我們的客戶實現(xiàn)了這些設(shè)備的便攜化，在很低的功耗下實現(xiàn)了很好的功能特性。”在ADI公開的AD936x成功客戶案例中，美國國家儀器下屬機構(gòu)Ettus Research的USRP B210和B200無線無線電平臺產(chǎn)品，是第一款真正完全繼承的、單板的通用軟件無線電外設(shè)平臺，連續(xù)覆蓋70MHz~6 GHz的頻率范圍。
