萬瑞 王者之劍 系列射頻直接采樣接收機
2019-05-1010:05:46 來源:
軟件無線電是以最新數字硬件為平臺，讓A/D轉換盡可能靠近天線，而將各種功能用軟件算法實現。軟件無線電的直接采樣方案是用高速、寬帶ADC代替混頻、本振等模擬電路，對射頻信號直接采樣，軟件的可重構性能進一步向天線靠近，具有結構簡單、性能穩定、處理靈活等優點，克服了超外差接收機結構復雜等缺點，抗干擾性能提高。由于大大減少了模擬器件數量，降低系統功耗，提高了可靠性。但射頻直采方式受限于數字電路器件的水平，尤其是ADC采樣率及分辨率的限制，很多應用尚無法實現射頻直接采樣。不過，近年來，ADC、FPGA等芯片技術及數字信號處理技術的不斷發展和計算機處理能力提升，為HF、VHF以及L波段和S波段的射頻直接采樣數字接收機提供了實施保障。
在軟件無線電技術研發和生產領域，澳大利亞WiNRADiO（萬瑞）通信公司久負盛譽，萬瑞品牌的軟件無線電接收機早已廣為中國用戶所知所用，其產品隨著軟件無線電技術的發展和數字電子電路的進步而不斷推陳出新，引領著軟件接收機的新潮流。采用射頻直接采樣和數字下變頻（DDC）體系結構的第三代軟件無線電產品-“王者之劍”系列接收機，在國際國內都廣受好評，尤其是其WR-G35DDC短波接收機（神劍），其世界第一的地位至今仍無法撼動。最新上市的WR-G65DDC超寬帶接收機（聚劍），更是將軟件接收機性能提升到了更新高度。
下圖為萬瑞射頻直采接收機的硬件部分框圖：
從天線送來的信號，經保護和阻抗匹配電路后，進入衰減器，避免過載；接下來是用戶可配置的預選器，可濾除鄰近的強信號，從而避免過載，減少互調失真。然后，信號送入前置放大器，這是一個低噪聲、低失真的兩級放大器，一級放大可由用戶控制啟用或禁止，當啟用時，會產生大約10dB 的放大，將信號達到可接收的靈敏度要求；二級放大器是數字化必用的抗混疊濾波器，之后信號送入ADC（16 位100MSPS或者16位210 MSPS采樣率），為接下來的數字下變頻（DDC）提供穩定的數據流。
DDC 輸出的數字數據流經過PCIe或USB 接口送到計算機，進行濾波、解調、信號強度測量、降噪、噪聲消隱、陷波、音頻濾波等進一步處理。
在以萬瑞神劍為代表的軟件無線電接收機中，沒有本振和混頻器，整個頻譜作為一個整體進行數字化，由可編程門陣列（FPGA）在數字化的頻譜數據中選擇一個較小的數據塊進行抽取和下變頻處理。
DDC 的功能相當于模擬接收機中的混合器、本地振蕩器和濾波器，但輸出的是數字信號，DDC后的數字信號送入計算機，以純粹數字信號處理的方式進行濾波和解調。
DDC 處理后的頻譜可以通過計算機進行記錄和回放，這樣，無論何時何地對當時的這段頻譜的“再接收”成為可能。WR-G35DDC接收機32MHz DDC帶寬覆蓋長波至短波全頻段，而萬瑞最新接收機WR-G65DDC的DDC 帶寬可達64MHz。
“王者之劍”系列包含下列四款接收機：
WR-G31DDC（寶劍）主要面向非專業用戶，性優價低。
WR-G33DDC（利劍）為專業級短波接收機，性能優秀、功能豐富、性價比高。
WR-G35DDC超寬帶短波接收機（神劍）一問世，就以完全覆蓋LF/MF/HF頻段的32MHz信號記錄及處理帶寬、高達111dB的無雜散動態范圍、實驗室級的測試與測量能力等獨特性能震驚業界，被WRTH（世界廣播電視年鑒）2016 評定為5星級，稱之為世界上最好的短波接收機。
最新的WR-G65DDC超寬帶接收機（聚劍）包含了HF和VHF兩個頻率范圍及與之對應的獨立天線端口，相當于不同時工作的兩個獨立接收機。強大的頻譜處理能力包括能夠顯示對應頻率范圍全景頻譜88MHz（HF頻段）或72MHz（VHF頻段）帶寬的寬帶頻譜分析儀、DDC頻譜分析儀、以及音頻頻譜分析儀，用于錄音及進一步數字化處理的瞬時帶寬高達64MHz，是分析跳頻信號的理想選擇。WR-G65DDC剛剛通過WRTH 2019的五星級測評，被認為是所見的最好、最強大的軟件接收機，特別是在強信號處理、整體動態范圍、極低的相位噪聲性能等方面，給評測專家留下深刻印象。
射頻直接采樣的另一個優點是簡化同步，要實現射頻系統的相位一致性，只需關注射頻單元的時鐘同步即可。WR-G35DDC和WR-G65DDC均可通過增加相干時鐘輸入等選件作為相位相干接收機使用，支持用戶通過多通道相干應用平臺，開發自己的無線電監測及干涉儀測向等系統。
“王者之劍”系列接收機是ADC器件進步和射頻直接采樣技術發展過程的完美體現，也對計算機的數據處理能力及存儲能力提出了更高要求，尤其是WR-G35DDC和WR-G65DDC接收機，若要滿性能工作，計算機的選配極為重要。
接收機體積小巧，功能強大，支持第三方開發，便于集成。既可以直接連接計算機和天線進行工作，也可以根據需要搭建、研發適合各種特定需求的小型監測系統。
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在短波通信領域，公司長期擔任澳大利亞寶麗通信公司（世界軍用短波和戰術超短波設備主要制造商之一）的中國總代理商和技術服務中心。同時自研生產短波天鏈中繼系統、雙模單兵電臺、廣域專網遙控系統、電控高能諧振環天線、便攜天線等獨創產品，在應急、反恐、海上等領域廣受好評。
在無線電接收領域，公司長期擔任澳大利亞萬瑞公司（無線電接收領域前沿科技企業）的中國總代理商和技術服務中心，同時與許多科研機構協作，針對國防等高端用戶的業務需求，研發專用的系統集成設備。
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