對(duì)于大眾，軟件定義無線電(SDR)是非常“高大上”的話題，而即使對(duì)于絕大部分電子技術(shù)工程師而言，也依然有點(diǎn)陽(yáng)春白雪的感覺。事實(shí)上，這個(gè)技術(shù)提出二三十年來，受限于高昂的成本和復(fù)雜的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一直以來是軍事應(yīng)用的獨(dú)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(jì)劃。
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(chǎng)事業(yè)部高級(jí)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(jìn)度。”道出了軟件定義無線電技術(shù)不為人知的火爆市場(chǎng)。
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(shí)施和防務(wù)電子等領(lǐng)域的應(yīng)用機(jī)會(huì)。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(huì)嘉賓對(duì)軟件定義無線電技術(shù)一直以來“陽(yáng)春白雪”、“離我們很遠(yuǎn)”的印象，軟件定義無線電其實(shí)已經(jīng)真正走到我們的身 邊。
ADI渠道管理及新興市場(chǎng)事業(yè)部高級(jí)客戶應(yīng)用經(jīng)理章新明：AD936x上市以來供不應(yīng)求。
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(rèn)識(shí)下這個(gè)ADI“明星”產(chǎn)品系列。AD936x包括雙通道AD9361和單通道的 AD9364兩個(gè)公開版本和多款針對(duì)特定市場(chǎng)、特定客戶的特殊型號(hào)，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(hào)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(jiǎn)化設(shè)計(jì)和工程導(dǎo)入時(shí)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。
正因?yàn)槿绱耍珽agle認(rèn)為AD936x應(yīng)用火爆是因?yàn)槠渫黄菩缘男酒O(shè)計(jì)和先進(jìn)的生產(chǎn)測(cè)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(chǎng)OEM制造商的必選項(xiàng), 為多種無線電方案提供統(tǒng)一的可再編程無線電平臺(tái)。AD936x具備出色的靈活性和可配置性以及支持現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)，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(shí)現(xiàn)實(shí)用而高性價(jià)比的SDR設(shè)計(jì)的能力或資源。分立式SDR的設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本高昂，很多客戶缺乏有效 的硬件和射頻信號(hào)鏈設(shè)計(jì)能力，從而導(dǎo)致上市時(shí)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(hào)鏈封裝于一個(gè)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(tái)，實(shí)現(xiàn)靈活、可配置、可現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的低風(fēng)險(xiǎn)參考設(shè)計(jì)，幫助客戶簡(jiǎn)化物料清單，實(shí)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。
在關(guān)鍵特性上，AD936x實(shí)現(xiàn)了極大的突破，這是其獲得市場(chǎng)極大成功的關(guān)鍵。頻率范圍與競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比改善69%以及通道帶寬增加111%，這 對(duì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手比是唯一一款真正可以用的，市場(chǎng)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(biāo)了，而我們分別是2dB和3dB。” Eagle指出。
與AD936x相比，當(dāng)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(fù)雜的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，其中模擬工程師需 要需了解FPGA和嵌入式設(shè)計(jì)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(jì)基礎(chǔ)知識(shí)，硬件工程師需要使用軟件建模，所有這些對(duì)于任何一個(gè)設(shè)計(jì)工程師都極 具挑戰(zhàn)性。工程師一直面臨日益嚴(yán)峻的市場(chǎng)和技術(shù)挑戰(zhàn)，他們需要提供包括軟件源代碼和驅(qū)動(dòng)程序的參考設(shè)計(jì)。ADI適時(shí)推出的AD936x集成式設(shè)計(jì)、高性能 的技術(shù)指標(biāo)滿足了這些需求。
憑借良好的生態(tài)系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)“design-in”
在強(qiáng)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(fēng)險(xiǎn)。“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(gè)板可以插在PC里，根據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)把它們插上去，整個(gè)開發(fā)系統(tǒng)就出來了，可以直接收發(fā)。這個(gè)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(duì)應(yīng)的板子，和Xilinx最新的FPGA直接對(duì)接的，這些套件我們可以提供射頻板，在購(gòu)買Xilinx開發(fā)板以后，下載我們的設(shè)計(jì)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(jìn)行合作是為了讓中國(guó)的工程師能夠更加輕松自如地去面對(duì)市場(chǎng)和設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，我們提供了很多設(shè)計(jì)資源、有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品以及 更多的參考設(shè)計(jì)，使他們能設(shè)計(jì)出差異化的、高性能、低成本的產(chǎn)品，且能縮短上市時(shí)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(jìn)一步指出。
這些應(yīng)用，讓創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(fù)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(chǎng)。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(jī)高清圖像傳輸，等等。”Eagle指出。
Eagle現(xiàn)場(chǎng)分享了AD9361在MIMO平臺(tái)上的應(yīng)用，包括：LTE基站支持至少2收2發(fā)(手機(jī)是2收1發(fā));LTE有源天線波束合成應(yīng)用 ——基站信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)要求的波束合成;直接查找應(yīng)用——包括射頻導(dǎo)航、距離測(cè)量、射頻定 位。
軟件定義無線電獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，打開各種創(chuàng)新應(yīng)用之門。
近年來無人飛行器市場(chǎng)非常火爆，而中國(guó)廠商無疑在市場(chǎng)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。然而，作為無人飛行器重要功能的視頻拍攝實(shí)時(shí)畫面?zhèn)鬏斆媾R很多問題——無線傳輸 的帶寬、穩(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(chǎng)潛力。
測(cè)試儀器是Eagle現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)分享的另外一個(gè)創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域。“像頻譜儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀，很復(fù)雜、很昂貴的設(shè)備，不方便攜帶，這給現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員帶來 極大的不便。借助AD9361，我們的客戶實(shí)現(xiàn)了這些設(shè)備的便攜化，在很低的功耗下實(shí)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(guó)國(guó)家儀器下屬機(jī)構(gòu)Ettus Research的USRP B210和B200無線無線電平臺(tái)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(tái)，連續(xù)覆蓋70MHz~6 GHz的頻率范圍。