本篇是对 Myriadrf 系列文章 LimeSDR Made Simple 的翻译(原文链接)。
这是在LimeSDR平台上发布的一系列文章中的第一篇,其目的是通过简单的例子,揭开SDR的神秘面纱。
什么是SDR?
大多数已经找到这篇文章的人都已经知道答案,打个比方,传统的解决办法可能是使用一个平刃螺丝刀,SDR是一个完整的工具套装,有螺丝刀,锯,套筒等等。
这实际上并没有解释太多,让我们看下维基百科的定义吧:
软件无线电(SDR) 是一种无线电通信系统,通过软件实现传统无线电在硬件上实现的组件(如混频器、滤波器、放大器、调制器/解调器、检测器等)。
实际上,SDR还可以实现更多的功能,无法用一句话来简单概括。这个技术才刚刚开始,我们还在尝试它的新应用场景。软件和硬件都是很灵活的,可以修改的不止是软件,也可以在可编程的硬件上做开发,比如CPLD和FPGA,或者是ASIC实现。也可以是混合开发,一部分软件实现和一部分硬件实现。它的关键在于灵活。
应用场景?
你可能还在想,SDR是下一代的通讯技术,我还没用听说有它有什么应用场景。现在已经有成千上万的软件无线电设备遍布全球,可能在你家的客厅里就有。
我(作者)有着机顶盒(STB)行业的背景,观察到了随着时间的推移, “全波段捕获”前端正在逐渐取代固定的调谐器/解调器。大多数正在开发的高端机顶盒都使用了这个技术。这有什么关系呢?从本质上讲,“全波段/宽带捕获”前端就是SDR。传统的前端集成电路已经被ADC和DSP所取代。
LimeSDR
虽然市面上有很多SDR产品,但很少有像LimeSDR那样性价比这么高。LimeSDR 支持 100 kHz 到 3.8GHz 频率范围,满足了大部分应用场景。
通过它的一些应用来了解一下其灵活性:
蜂窝网络、WiFi、蓝牙、IoT协议(LoRa/SigFox等)、导航、气象信息、航空信息、海事信息、空间通信、还有广播和电视。这只是LimeSDR应用场景的一小部分,你可以应用到你能想到的任何领域。
因此,我们知道LimeSDR是一个低成本、开源、支持应用程序的软件定义无线电(SDR)平台,可以用来支持几乎任何类型的无线通信标准。LimeSDR是完全开源的,所有的硬件和软件都是完全可供研究和修改的。原理图、电路布局、BOM和软件均为 CreativeCommons 和 Apache2.0 许可。
LimeSDR的核心部分是LMS7002芯片,它是可编程的射频集成电路。简单说来,LMS7002是有点像射频领域的FPGA。这一些列文章后面我们会进一步探索LMS7002,研究它的详细功能。
射频(RF)连接器
LimeSDR有两对接收/发射通道,可以只用于接收或者用于 2x2 MIMO。我们注意到电路板上一共有10个RF连接器,但IC只支持2个接收和2个发射通道,这是为什么?为低频段和高频段收发(10中的8个)提供了单独的通道来提升性能,还有两个宽带宽的接收通道。要把每个通道的连接器合并为一个是很困难的,像这样提供多个不同频段的连接器,既保持了灵活性,又保持了性能。
这些连接器对应的具体频率如下:
TX1_1/TX2_1 = 宽频段
TX1_2/TX2_2 = 宽频段
RX1_1/RX2_1 = 低频段 < 1.5GHz
RX1_2/RX2_2 = 高频段 > 1.5GHz
RX1_3/RX2_3 = 宽频段 100kHz to 3.8GHz