SDR调谐器和数字无线电广播之谜

作者：Majeed Ahmad

与 AM/FM 广播相比，广播提供更多电台和更大的覆盖范围。数字无线电广播还显着改善了接收效果，同时提供无噪音的 CD 质量声音。

然而，数字广播包含不同的广播标准——高清广播、数字音频广播 （DAB） 和世界数字广播 （DRM）——它们也占据了区域性的足迹。并且每个标准的硬件实现可能很昂贵，并且会增加电路板空间和功耗。

进入软件定义无线电 （SDR） 解决方案，它们能够通过紧密耦合的射频前端和基带软件在单芯片上支持多种数字无线电标准。SDR 是现代无线领域最重要的技术之一，可以调谐到任何频段并实施不同的调制和解调方案。换句话说，它可以通过使用可重新配置的硬件和强大的软件来促进同一设备中的多个标准。

在接收端，软件定义的无线电通常将无线电信号直接馈送到模数转换器 （ADC），以便在尽可能靠近天线的地方对接收器中的模拟信号进行数字化。然后对信号进行滤波、解调并分离到单独的通道中。最后，将信号连接到处理器以调谐信号并提取调制的音频或数据。

在发送端，软件定义无线电在数字域执行编码、调制等，并将信号移交给数模转换器 （DAC），以将信号转换回模拟格式并将其传递给用于传输的射频功率放大器。

简而言之，支持 SDR 的 RF-CMOS 芯片可以通过动态加载新的波形和协议来重新编程或重新配置不同的波形和协议。调制技术和性能特征等不同功能在软件中定义为波形的一部分。

Silicon Labs 的 SDR 之旅

通常与无线通信相关的 SDR 技术正在汽车无线电设计中取得稳步进展，其中支持 SDR 的调谐器芯片可以通过软件下载升级频段、空中接口和无线电功能的其他方面。从芯片制造商的设计路线图中可以明显看出这一点。

例如，2017 年，当挪威宣布推出数字无线电开关时，瑞萨将其用于车载信息娱乐的 R-Car 片上系统（SoC） 通过整合 Silicon Labs 的 Dual Eagle Si47961/Si47962 模拟，将其用于支持 SDR 的平台硬件前端的 AM/FM 收音机接收器和数字收音机调谐器。软件方面，R-Car信息娱乐SoC集成了M‘s Style Technology开发的数字无线电解调软件。

在无线电调谐器 IC 的嵌入式 DSP 上运行的软件解调器使信息娱乐系统 SoC 能够支持模拟和数字无线电规范。快进到 2019 年，Silicon Labs 已将混合 SDR 调谐器纳入其 Dual Eagle 系列 AM/FM 接收器和数字无线电调谐器，以在一个通用平台上支持全球数字无线电标准。

图 2：支持 DRM 的Si4796x混合 SDR 芯片将 AM/FM 无线电接收器与 HD-Radio™/DAB/DAB+/DMB/DRM 调谐器相结合。

当单一平台可以解调和解码全球数字无线电标准时，它可以简化汽车无线电设计并降低成本。Silicon Labs 的混合 SDR 技术提供基于 DSP 的功能，例如最大比合并 （MRC）、数字自动增益控制 （AGC）、数字无线电快速检测和动态零中频 （ZIF） I/Q。

该公司支持 DRM 标准的 Si479x7 调谐器是先前用于瑞萨电子 R-Car 信息娱乐设计的 Dual Eagle AM/FM 接收器和数字收音机调谐器的扩展。这是该公司首款支持 DRM 标准的汽车收音机调谐器，它是当前在 AM 和 FM/VHF 频段运行的模拟无线电标准的高质量数字替代品。

值得注意的是，单一数字无线电平台可以通过基于 SDR 的设计或使用调谐器加协处理器方法来实现。然而，在多通道射频系统中，后一种以 SoC 为中心的方法仍然需要大量的模拟信号处理。这反过来又会导致对射频干扰的敏感性以及电路板尺寸和模拟设计复杂性的增加。

更多数字无线电切换

基于 SDR 的解决方案通常以为蓝牙、Wi-Fi 和 GPS 等多种连接技术提供单一无线通信平台而闻名，现已成为数字无线电广播设计方案中的关键要素。支持 SDR 的调谐器可帮助汽车 OEM 和一级供应商创建单一平台来解调和解码全球数字无线电标准。

除了促进在 AM 和 FM/VHF 频带中运行的当前模拟无线电标准的高质量数字替代之外，SDR 解决方案还确保通过软件下载（即无线 （OTA） 升级）轻松适应区域变化，而汽车收音机仍在使用中。