Wie sieht der Entwicklungstrend der Schlüsseltechnologien des Software-Radios aus?
In den letzten Jahren hat die Entwicklung der Software-Funktechnologie einige Fortschritte gemacht, sie steht jedoch noch vor vielen technischen Herausforderungen, darunter Hochgeschwindigkeits-A/D, digitale DSP-Verarbeitung, Hochfrequenz-Front-End, Antennentechnologie und andere Probleme. Man kann sagen, dass diese Technologien die Entwicklung und Realisierung von Softwareradio bestimmen. Im Laufe der Jahre haben die Bemühungen in diesem Bereich nie aufgehört, diese Technologien entwickeln sich immer noch kontinuierlich weiter, und es sind auch einige neue Entwicklungstrends aufgetaucht.
1. Antennentechnologie
Der Antennenteil eines idealen Software-Funksystems sollte in der Lage sein, alle drahtlosen Kommunikationsfrequenzbänder abzudecken, und es sollte in der Lage sein, eine barrierefreie Kommunikation in einem breiten Bereich von Betriebsfrequenzen zu erreichen. Gegenwärtig wird eine Mehrband-Kombinationsantenne verwendet, dh mehrere Antennen werden im gesamten Frequenzband oder sogar in jedem Frequenzband verwendet, um eine Breitbandantenne zu bilden. Die Breitbandantenne gilt als bestes Antennenschema zur Realisierung des idealen Software-Funksystems und unter den derzeitigen technischen Bedingungen auch als nicht realisierbar. Das in den letzten Jahren entwickelte HF-MEMS-MEMS ist ein stark miniaturisiertes Gerät, das als kleiner Schalter verwendet werden kann, um die teuren und sperrigen PIN-Dioden, Ultrabreitband-Feldeffekttransistoren FETs und Vakuumrelais VTR in Antennen zu ersetzen. Eine bahnbrechende Technik für das Design von rekonfigurierbaren Breitbandantennen. Mittels MEMS kann die Betriebsfrequenz einer ringförmigen Schlitzantenne elektronisch verändert werden. Bei einer quadratischen Schlitzantenne kann bei einer bestimmten Frequenz eine gute Leistung erzielt werden, wenn der Umfang ungefähr eine Wellenlänge beträgt. Wenn die Antenne für ein neues Frequenzband umgebaut werden soll, erfolgt der Ein- und Export. Daher ist es möglich, eine Frequenzumwandlung im 3-8-GHz-Bereich durchzuführen. Der durch einen PIN-Diodenschalter realisierte MEMS-Schalter hat auch die Vorteile eines geringen Verlustes, einer hohen Isolierung und einer geringen Größe. Darüber hinaus entstehen neue Antennenelementtechnologien, die das Design und die Produktion von Breitband-WB- und Ultrabreitband-UWB-Antennen für SDR ermöglichen, einschließlich Ultrabreitband-"Widerstands"-Widerstandsantennen und "Kurven"-Antennen-MLAs. Die Anwendung der MEMS-Technologie wird das Volumen und die Kosten von WB- und UWB-Antennen um mehrere Größenordnungen reduzieren. Darüber hinaus ermöglichen Fortschritte bei Modellierungs- und Simulationsmethoden eine genaue Simulation dieser neuen Antennenelemente.
2. HF-Front-End-Technologie
Derzeit kann die Ebene der HF-Komponenten nur etwa 20 Prozent der Bandbreite unterstützen, sodass die technische Lösung des bestehenden Software-Funksystems darin besteht, einen Satz von HF-Modulen zu verwenden, um das gesamte Frequenzband abzudecken. Ein Austausch des HF-Moduls kann auch erforderlich sein, wenn mehrere Standards unterstützt werden. Mit der Reife der Breitband-Synthesetechnologie und der rauscharmen Hochleistungs-Halbleiter-Prozesstechnologie erscheinen sehr flexible HF-Module. Seit 2003 werden stark miniaturisierte Multiband-Multimode-MB-MM-HF-Chips hergestellt, und die supraleitende HF-Technologie trägt dazu bei, die Leistung zu erreichen, die für kommerzielle Regierungs-Multiband-Multimode-Frontends erforderlich ist. Diese beiden Technologien werden jetzt zur Mainstream-Technologie von SDR und werden 2005 üblich sein. Die HF-MEMS-Technologie ist eine neue Gerätetechnologie, die die Eigenschaften geringer Verluste und geringer Größe aufweist und ein Hochleistungsgerät mit hoher Leistung realisieren kann Integration. Und die Kosten werden um eine Größenordnung reduziert und die Verarbeitungsgeschwindigkeit und Verarbeitungskapazität des Chips werden verbessert, so dass der digitale Signalprozessor die Modulations- und Demodulationsfunktion vervollständigen kann. Darüber hinaus können die beweglichen Eigenschaften von MEMS-Geräten die Parameterwerte von Komponenten dynamisch anpassen, wodurch die Leistung und Flexibilität vieler Hochfrequenzgeräte erheblich verbessert wird, einschließlich spannungsgesteuerter Oszillatoren mit niedrigem Phasenrauschen auf der Grundlage von MEMS-High-Q-Resonatoren und variablen spannungsgesteuerten Oszillatoren basierend auf MEMS Breitbandtransformatoren und Phasenschieber für Kondensator- und geschaltete Kondensatornetzwerke, abstimmbare Filter basierend auf MEMS-Zellen mit variabler Reaktanz und Schaltern. Programmierbare Bandpassfilter sind in Sendern und Empfängern von entscheidender Bedeutung, da sie eine effiziente Kanalnutzung und hohe Empfindlichkeit gewährleisten und gleichzeitig das teuerste und am wenigsten flexible Gerät in der Gruppe der HF-Module sind, die für Softwareradios erforderlich sind, um eine Filterbank elektronisch aufzubauen oder zu überlagern. Gegenwärtig wenden die meisten Software-Funksysteme das letztere Verfahren an, und es wird berichtet, dass das auf MEMS mit hohem Q basierende Filter demonstriert wurde. Darüber hinaus wird auch der Einsatz von Supraleitungstechnologie in Betracht gezogen. Diese Technik ermöglicht die Realisierung von abstimmbaren Bandpassfiltern mit Overspeed-Roll-Off-Charakteristik. Derzeit wurde ein Abstimmfilter mit einer Zwischenfrequenz von 3,5 und einem Abstimmbereich von 620 MHz unter Verwendung des supraleitenden Pu-Film-Prozesses realisiert. Das Verfahren zeichnet sich durch geringe Verluste aus, was die Auslegung und Realisierung von mehrstufigen Pu-Folienfiltern mit geringer Einfügungsdämpfung und Breitbandfähigkeit ermöglicht.
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