一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，包括電源電路和頻率合成器，頻率合成器的輸入端連接有信號源電路和單片機，頻率合成器的輸出端連接到正交調(diào)制器，正交調(diào)制器的輸入端還分別連接有兩路單端轉(zhuǎn)差分電路，正交調(diào)制器的輸出端通過放大輸出電路連接輸出端。通過基于聲卡的發(fā)射機，其覆蓋范圍為135M-4400MHz，配合RTL系列接收機可以組成收發(fā)信機；配合GNU?Radio軟件，可以完成很多模擬與數(shù)字通信實驗，滿足教學(xué)與實驗的需求；同時本發(fā)射機成本低，適用于教學(xué)推廣。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于軟件無線電【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射 機。 一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機

【背景技術(shù)】
[0002] 軟件無線電的基本思想是以一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺為依托，通過軟件 編程來實現(xiàn)無線電的各種功能，從基于硬件、面向用途的無線通信機設(shè)計中解放出來。功能 軟件化的實現(xiàn)勢必要求減少功能單一、靈活性差的硬件電路，尤其是減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字 化處理（A / D和D / A變換）盡量靠近天線。軟件無線電強調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和全面 可編程性，通過軟件更新改變硬件的配置結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)新的功能。軟件無線電采用標(biāo)準(zhǔn)的、高 性能的開放式總線結(jié)構(gòu)，以利于硬件模塊的不斷升級和擴展。
[0003] 軟件無線電主要由天線、射頻前端、寬帶模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC / DAC)、通用數(shù) 字信號處理器（DSP)以及各種軟件組成。軟件無線電的天線一般要覆蓋比較寬的頻段，例 如：1MHz?2GHz，要求每個頻段的特性均勻，以滿足各種業(yè)務(wù)的需求。為此，可在全頻段甚 至每個頻段使用幾付天線，并采用智能化天線技術(shù)。射頻前端在發(fā)射時主要完成上變頻、濾 波、功率放大等任務(wù)；接收時實現(xiàn)濾波、放大、下變頻等功能。
[0004] 模擬信號進(jìn)行數(shù)字化后的處理任務(wù)全由DSP軟件承擔(dān)。為了減輕通用DSP的處理 壓力，通常把ADC傳來的數(shù)字信號，經(jīng)過專用數(shù)字處理器件處理，降低數(shù)據(jù)流速率，并把信 號變至基帶后，再把數(shù)據(jù)傳給通用DSP進(jìn)行處理。通用DSP主要完成各種數(shù)據(jù)率相對較低 的基帶信號處理，例如信號的調(diào)制解調(diào)，各種抗干擾、抗衰落、自適應(yīng)均衡算法的實現(xiàn)等，還 要完成經(jīng)信號編碼后的前向糾錯（FEC)、幀凋攀、比特填充平鏈路加密等算法。
[0005] 然而，目前的軟件無線電平臺大多價格偏高，如USRP系列平臺，不利于教學(xué)推廣。 實用新型內(nèi)容
[0006] 本實用新型的目的是提供一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，成本低，適于教學(xué) 推廣。
[0007] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是，一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，包括電源 電路和頻率合成器，頻率合成器的輸入端連接有信號源電路和單片機，頻率合成器1的輸 出端連接到正交調(diào)制器，正交調(diào)制器的輸入端還分別連接有兩路單端轉(zhuǎn)差分電路，正交調(diào) 制器的輸出端通過放大輸出電路連接輸出端。
[0008] 本實用新型的特點還在于，
[0009] 信號源電路包括振蕩器，振蕩器的第2引腳接地；振蕩器的第4引腳分別連接有 第三五電容、第二三電容和第三一電阻，第三一電阻還連接有第三四電容，第三五電容、第 二三電容和第三四電容的另一端接地；振蕩器的第 3引腳通過第三二電阻連接到第一輸入 端，第一輸入端通過第五電容分別連接有第六電容和第一電阻，第一電阻的另一端接地，第 六電容的另一端連接到頻率合成器的第29引腳。
[0010] 單片機的第5、6和7引腳通過第1接線端分別對應(yīng)連接到頻率合成器的第3、2和 1引腳。
[0011] 頻率合成器的第12引腳分別連接有第六電阻和第一八電容，第一八電容的另一 端連接到正交調(diào)制器的第6引腳；
[0012] 頻率合成器的第13引腳分別連接有第二四電容和第十一電阻，第二四電容的另 一端分別連接到第八五電容和正交調(diào)制器的第5引腳，第八五電容的另一端接地；第十一 電阻的另一端通過第二五電容接地。
[0013] 第一單端轉(zhuǎn)差分電路包括第五差分放大器，第五差分放大器的第8引腳通過第 九五電阻分別連接有第一零四電阻、第九六電阻和第一零五電阻，第一零四電阻的另一端 連接到第三輸入端的第2引腳，第九六電阻的另一端接地，第一零五電阻的另一端連接到 第五輸入端；
[0014] 第五差分放大器的第4引腳通過第一零一電阻分別連接到第九二電容和正交調(diào) 制器的第1引腳，第五差分放大器的第5引腳通過第一百電阻分別連接到第九一電容和正 交調(diào)制器的第2引腳，第九二電容和第九一電容的另一端均接地。
[0015] 第二單端轉(zhuǎn)差分電路包括第六差分放大器，第六差分放大器的第8引腳通過第 一九五電阻分別連接有第一零二電阻、第一九六電阻和第一零三電阻，第一零三電阻的另 一端連接到第三輸入端的第4引腳，第一九六電阻的另一端接地，第一零二電阻的另一端 連接到第四輸入端；
[0016] 第六差分放大器的第4引腳通過第一一零一電阻分別連接到第一九二電容和正 交調(diào)制器的第16引腳，第六差分放大器的第5引腳通過第一一零零電阻分別連接到第 一九一電容和正交調(diào)制器的第15引腳，第一九二電容和第一九一電容的另一端均接地。
[0017] 放大輸出電路包括放大器，放大器的第1引腳通過第八九電容89連接到正交調(diào)制 器的第11引腳，放大器的第2和4引腳均接地，放大器的第3引腳分別連接第八六電容和第 八四電感，第八六電容的另一端連接到信號輸出端，第八四電感的另一端分別連接有第二 零二電阻、第八七電容和第八八電容，第八七電容和第八八電容的另一端均接地，第二零二 電阻的另一端分別連接有第二零一電容、第二零一電阻和第二零二電容，第二零一電容201 和第二零二電容的另一端接地。
[0018] 電源電路包括第二穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器的第1引腳接地，其第2引腳分別連接有第二電 容、第三電容、第四電容、第十三電容和第十四電容，第二電容、第三電容、第四電容、第十三 電容和第十四電容的另一端均接的，穩(wěn)壓器的第3引腳通過第一電容接地；
[0019] 電源電路還包括第八穩(wěn)壓器，第八穩(wěn)壓器的第1引腳通過第二九電容接地，第八 穩(wěn)壓器的第2引腳接地，第八穩(wěn)壓器的第3引腳分別連接有第三十電容和第七十電阻，第 七十電阻的另一端通過第十發(fā)光二極管接地。
[0020] 頻率合成器的型號為adf4350,正交調(diào)制器的型號為ads8346。
[0021] 第五差分放大器和第六差分放大器的型號均為AD8132。
[0022] 本實用新型的有益效果是，通過基于聲卡的發(fā)射機，其覆蓋范圍為135M-4400MHZ， 配合RTL系列接收機可以組成收發(fā)信機；配合GNU Radio軟件，可以完成很多模擬與數(shù)字通 信實驗，滿足教學(xué)與實驗的需求；同時本發(fā)射機成本低，適用于教學(xué)推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0025] 本實用新型提供了一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，包括電源電路和頻率合成 器U1，頻率合成器U1的輸入端連接有信號源電路和單片機U10,頻率合成器U1的輸出端連 接到正交調(diào)制器U3,正交調(diào)制器U3的輸入端還分別連接有兩路單端轉(zhuǎn)差分電路Z1和Z2， 正交調(diào)制器U3的輸出端通過放大輸出電路連接輸出端J2。
[0026] 信號源電路包括振蕩器U7,振蕩器U7的第2引腳接地；振蕩器U7的第4引腳分 別連接有第三五電容C35、第二三電容C23和第三一電阻R31，第三一電阻R31還連接有第 三四電容C34,第三五電容C35、第二三電容C23和第三四電容C34的另一端接地；振蕩器U7 的第3引腳通過第三二電阻R32連接到第一輸入端J1，第一輸入端J1通過第五電容C5分 別連接有第六電容C6和第一電阻RINf，第一電阻RINf的另一端接地，第六電容C6的另一 端連接到頻率合成器U1的第29引腳。
[0027] 單片機U10的第5、6和7引腳通過第1接線端P1分別對應(yīng)連接到頻率合成器U1 的第3、2和1引腳。
[0028] 頻率合成器U1的第12引腳分別連接有第六電阻R6和第一八電容C18,第一八電 容C18的另一端連接到正交調(diào)制器U3的第6引腳；
[0029] 頻率合成器U1的第13引腳分別連接有第二四電容C24和第十一電阻R11，第二四 電容C24的另一端分別連接到第八五電容C85和正交調(diào)制器U3的第5引腳，第八五電容 C85的另一端接地；第i^一電阻R11的另一端通過第二五電容C25接地。
[0030] 第一單端轉(zhuǎn)差分電路Z1包括第五差分放大器U5,第五差分放大器U5的第8引 腳通過第九五電阻R95分別連接有第一零四電阻R104、第九六電阻R96和第一零五電阻 R105,第一零四電阻R104的另一端連接到第三輸入端J3的第2引腳，第九六電阻R96的另 一端接地，第一零五電阻R105的另一端連接到第五輸入端J5 ;
[0031] 第五差分放大器U5的第4引腳通過第一零一電阻R101分別連接到第九二電容 C92和正交調(diào)制器U3的第1引腳，第五差分放大器U5的第5引腳通過第一百電阻R100分 別連接到第九一電容C91和正交調(diào)制器U3的第2引腳，第九二電容C92和第九一電容C91 的另一端均接地。
[0032] 第二單端轉(zhuǎn)差分電路Z2包括第六差分放大器U6,第六差分放大器U6的第8引腳 通過第一九五電阻R195分別連接有第一零二電阻R102、第一九六電阻R196和第一零三電 阻R103,第一零三電阻R103的另一端連接到第三輸入端J3的第4引腳，第一九六電阻R196 的另一端接地，第一零二電阻R102的另一端連接到第四輸入端J4 ;
[0033] 第六差分放大器U6的第4引腳通過第一一零一電阻R1101分別連接到第一九二 電容C192和正交調(diào)制器U3的第16引腳，第六差分放大器U6的第5引腳通過第一一零零電 阻R1100分別連接到第一九一電容C191和正交調(diào)制器U3的第15引腳，第一九二電容C192 和第一九一電容C191的另一端均接地。
[0034] 放大輸出電路包括放大器U4,放大器U4的第1引腳通過第八九電容C89連接到 正交調(diào)制器U3的第11引腳，放大器U4的第2和4引腳均接地，放大器U4的第3引腳分別 連接第八六電容C86和第八四電感L84,第八六電容C86的另一端連接到信號輸出端J2,第 八四電感L84的另一端分別連接有第二零二電阻R202、第八七電容C87和第八八電容C88， 第八七電容C87和第八八電容C88的另一端均接地，第二零二電阻R202的另一端分別連接 有第二零一電容C201、第二零一電阻R201和第二零二電容C202,第二零一電容C201和第 二零二電容C202的另一端接地。
[0035] 電源電路包括第二穩(wěn)壓器U2,穩(wěn)壓器U2的第1引腳接地，其第2引腳分別連接有 第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第十三電容C13和第十四電容C14,第二電容C2、第 三電容C3、第四電容C4、第十三電容C13和第十四電容C14的另一端均接的，穩(wěn)壓器U2的 第3引腳通過第一電容C1接地；
[0036] 電源電路還包括第八穩(wěn)壓器U8,第八穩(wěn)壓器U8的第1引腳通過第二九電容C29接 地，第八穩(wěn)壓器U8的第2引腳接地，第八穩(wěn)壓器U8的第3引腳分別連接有第三十電容C30 和第七十電阻R70,第七十電阻R70的另一端通過第十發(fā)光二極管D10接地。
[0037] 其中，頻率合成器U1的型號為adf4350,正交調(diào)制器U3的型號為ads8346,第五差 分放大器U5和第六差分放大器U6的型號均為AD8132,單片機U10的型號為picl2f629， 第八穩(wěn)壓器U8的型號為78L05,第二穩(wěn)壓器的型號為AMS1117,所述的放大器U4的型號為 ERA-2。
[0038] 本實用新型的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，發(fā)射頻率范圍為 130M-4400MHZ，發(fā)射功率約為+7dBm。利用GNU Radio軟件套件，可以控制聲卡輸出各種期 望的模擬與數(shù)字調(diào)制方式，如FM/AM/DSB/SSB等模擬調(diào)制方式，PSK/QAM/0FDM等數(shù)字調(diào)制 方式。采用ads8346作為正交調(diào)制器U3,完成模擬上變頻。第五差分放大器U5和第六差分 放大器U6采用了 AD8132運放芯片進(jìn)行聲卡輸出電壓的轉(zhuǎn)換。頻率合成器U1采用了 AD4350 頻率合成芯片進(jìn)行載波信號的生成。
[0039] 聲卡輸出的兩個聲道的信號通過第三輸入端J3的接口進(jìn)入系統(tǒng)，兩個個聲道的 信號分別經(jīng)過第五差分放大器U5和第六差分放大器U6進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，將交流信號變化到 滿足正交調(diào)制器U3信號輸入的要求，即輸入信號范圍為0. 7V-1. 7V。第五差分放大器U5的 第4、5引腳輸入到正交調(diào)制器U3的第1、2引腳，第六差分放大器U6的第4、5引腳輸入到 正交調(diào)制器U3的第15、16引腳。
[0040] 頻率合成器U1外接單片機U10進(jìn)行頻率設(shè)定，頻率合成器U1的輸出載波信號進(jìn) 入到正交調(diào)制器U3的第5、6引腳(載波輸入端);信號經(jīng)過正交調(diào)制器U3上變頻后，進(jìn)入到 放大器U4,實現(xiàn)17dB左右的放大。正交調(diào)制器U3的輸出信號功率約為-10dBm，經(jīng)過放大 后其輸出功率約為+7dBm，最后，輸出的信號由輸出端J2輸出。
[0041] 本實用新型通過對標(biāo)準(zhǔn)振蕩器進(jìn)行分頻以獲得50%占空比的方波信號，此信號經(jīng) 過驅(qū)動器驅(qū)動后，采用精密電阻進(jìn)行分壓，最終得到輸出幅度精度很高的信號。通過基于 聲卡的發(fā)射機，其覆蓋范圍為135M-4400MHZ，配合RTL系列接收機可以組成收發(fā)信機；配合 GNURadio軟件，可以完成很多模擬與數(shù)字通信實驗，滿足教學(xué)與實驗的需求；同時本發(fā)射 機成本低，適用于教學(xué)推廣。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，包括電源電路和頻率合成器 (U1)，所述的頻率合成器（U1)的輸入端連接有信號源電路和單片機（U10)，所述的頻率合 成器（U1)的輸出端連接到正交調(diào)制器（U3)，所述的正交調(diào)制器（U3)的輸入端還分別連接 有第一單端轉(zhuǎn)差分電路（Z1)和第二單端轉(zhuǎn)差分電路（Z2)，所述的正交調(diào)制器（U3)的輸出 端通過放大輸出電路連接輸出端（J2)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的信號 源電路包括振蕩器（U7)，所述的振蕩器（U7)的第2引腳接地；所述的振蕩器（U7)的第4 引腳分別連接有第三五電容（C35)、第二三電容（C23)和第三一電阻（R31)，所述的第三一 電阻（R31)還連接有第三四電容（C34)，所述的第三五電容（C35)、第二三電容（C23)和第 三四電容（C34)的另一端接地；所述的振蕩器（U7)的第3引腳通過第三二電阻（R32)連接 到第一輸入端（J1)，第一輸入端（J1)通過第五電容（C5)分別連接有第六電容（C6)和第一 電阻（RINf)，第一電阻（RINf)的另一端接地，第六電容（C6)的另一端連接到頻率合成器 (U1)的第29引腳。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的單片 機（U10)的第5、6和7引腳通過第1接線端（P1)分別對應(yīng)連接到頻率合成器（U1)的第3、 2和1引腳；所述的單片機（U10)的型號為picl2f629。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的頻率 合成器（U1)的第12引腳分別連接有第六電阻（R6)和第一八電容（C18)，第一八電容（C18) 的另一端連接到正交調(diào)制器（U3)的第6引腳； 所述的頻率合成器（U1)的第13引腳分別連接有第二四電容（C24)和第十一電阻 (R11)，第二四電容（C24)的另一端分別連接到第八五電容（C85)和正交調(diào)制器（U3)的第5 引腳，第八五電容（C85)的另一端接地；第十一電阻（R11)的另一端通過第二五電容（C25) 接地。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的第一 單端轉(zhuǎn)差分電路（Z1)包括第五差分放大器（U5)，所述的第五差分放大器（U5)的第8引腳 通過第九五電阻（R95)分別連接有第一零四電阻（R104)、第九六電阻（R96)和第一零五電 阻（R105)，所述的第一零四電阻（R104)的另一端連接到第三輸入端（J3)的第2引腳，所述 的第九六電阻（R96)的另一端接地，所述的第一零五電阻（R105)的另一端連接到第五輸入 端（J5); 所述的第五差分放大器（U5)的第4引腳通過第一零一電阻（R101)分別連接到第九二 電容（C92)和正交調(diào)制器（U3)的第1引腳，所述的第五差分放大器（U5)的第5引腳通過 第一百電阻（R100)分別連接到第九一電容（C91)和正交調(diào)制器（U3)的第2引腳，所述的 第九二電容（C92)和第九一電容（C91)的另一端均接地；所述的第五差分放大器（U5)的型 號為 AD8132。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的第二 單端轉(zhuǎn)差分電路（Z2)包括第六差分放大器（U6)，所述的第六差分放大器（U6)的第8引腳 通過第一九五電阻（R195)分別連接有第一零二電阻（R102)、第一九六電阻（R196)和第一 零三電阻（R103)，所述的第一零三電阻（R103)的另一端連接到第三輸入端（J3)的第4引 腳，所述的第一九六電阻（R196)的另一端接地，所述的第一零二電阻（R102)的另一端連 接到第四輸入端（J4); 所述的第六差分放大器（U6)的第4引腳通過第一一零一電阻（R1101)分別連接到第 一九二電容（C192)和正交調(diào)制器（U3)的第16引腳，所述的第六差分放大器（U6)的第5 引腳通過第一一零零電阻（R1100)分別連接到第一九一電容（C191)和正交調(diào)制器（U3)的 第15引腳，所述的第一九二電容（C192)和第一九一電容（C191)的另一端均接地；所述的 第六差分放大器（U6)的型號均為AD8132。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的放大 輸出電路包括放大器（U4)，所述的放大器（U4)的第1引腳通過第八九電容（C89)連接到 正交調(diào)制器（U3)的第11引腳，所述的放大器（U4)的第2和4引腳均接地，所述的放大器 (U4)的第3引腳分別連接第八六電容（C86)和第八四電感（L84)，所述的第八六電容（C86) 的另一端連接到信號輸出端（J2)，所述的第八四電感（L84)的另一端分別連接有第二零二 電阻（R202)、第八七電容（C87)和第八八電容（C88)，所述的第八七電容（C87)和第八八電 容（C88)的另一端均接地，所述的第二零二電阻（R202)的另一端分別連接有第二零一電容 (C201)、第二零一電阻（R201)和第二零二電容（C202)，所述的第二零一電容（C201)和第二 零二電容（C202)的另一端接地。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的電源 電路包括第二穩(wěn)壓器（U2)，所述的穩(wěn)壓器（U2)的第1引腳接地，其第2引腳分別連接有第 二電容（C2)、第三電容（C3)、第四電容（C4)、第十三電容（C13)和第十四電容（C14)，所述 的第二電容（C2)、第三電容（C3)、第四電容（C4)、第十三電容（C13)和第十四電容（C14) 的另一端均接的，所述的穩(wěn)壓器（U2)的第3引腳通過第一電容（C1)接地； 所述的電源電路還包括第八穩(wěn)壓器（U8)，所述的第八穩(wěn)壓器（U8)的第1引腳通過第 二九電容（C29)接地，所述的第八穩(wěn)壓器（U8)的第2引腳接地，所述的第八穩(wěn)壓器（U8)的 第3引腳分別連接有第三十電容（C30)和第七十電阻（R70)，所述的第七十電阻（R70)的另 一端通過第十發(fā)光二極管（D10)接地。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種基于聲卡的軟件無線電發(fā)射機，其特征在于，所述的頻率 合成器（U1)的型號為adf4350,所述的正交調(diào)制器（U3)的型號為ads8346。
【文檔編號】H04B1/04GK203896338SQ201420175859
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】王靜 申請人:西安科技大學(xué)