USRP-RIO에서 사용되는 RF 아키텍처는 무엇입니까?

업데이트 됨 Jul 26, 2021

해당 제품

하드웨어

  • USRP-2940
  • USRP-2942
  • USRP-2943
  • USRP-2944
  • USRP-2945
  • USRP-2950
  • USRP-2952
  • USRP-2953
  • USRP-2954
  • USRP-2955
  • USRP-2970
  • USRP-2971
  • USRP-2974
  • USRP Software Defined Radio Reconfigurable Device
  • USRP Software Defined Radio Stand-Alone Device

드라이버

  • NI-USRP

문의사항

USRP-RIO를 사용하고 있는데 RF 신호 전송 및 수신을 위한 USRP-RIO의 RF 아키텍처가 무엇인지 궁금합니다.

해결책

사용중인 USRP-RIO 블록 다이어그램을 확인하여 사용중인 RF 아키텍처를 확인할 수 있습니다. 예를 들어, 아래 USRP-2943의 블록 다이어그램을 고려하십시오.
그림 1. USRP-2943의 블록 다이어그램

RF 포트에서 호스트까지 하나의 믹서만 사용됩니다. 따라서 이 USRP는 호모다인 구조를 사용합니다.

그러나 모든 USRP가이 구조를 사용하는 것은 아닙니다. 예를 들어, USRP-2945의 경우 블록 다이어그램은 IF 단계가 있음을 보여줍니다. 따라서 이 제품은 헤테로다인 구조를 사용합니다. 아래 블록 다이어그램을 참조하십시오.

그림 2. USRP-2945의 블록 다이어그램

먼저 RF 아키텍처의 개념을 숙지한 후 사용중인 USRP 제품의 블록 다이어그램을 확인하십시오.

추가 정보

RF 신호를 송수신하는 데는 주로 헤테로다인과 호모다인의 두 가지 아키텍처가 있습니다.
RF 시스템에서 수신기는 송신기보다 더 복잡한 구조를 필요로 하므로 수신기를 살펴보겠습니다.
두 방법의 목표는 RF 신호를 기저 대역 IQ 신호로 변환하는 것입니다.

1. 헤테로다인(Heterodyne) 수신기
일반적으로 헤테로다인 수신기는 아래 그림 3과 같은 구조를 가지고 있습니다. 여기서 w는 각 주파수입니다. 믹서의 주파수는 다음 방정식에 따라 포함됩니다.
각 주파수 (w) = 2 * pi * 오실레이터의 주파수 (f)
그림 3. 헤테로다인 구조

일종의 주파수 대역 변환에서 버퍼 역할을 하는 IF라고 하는 단계가 있습니다. 이 과정 후에 IF 대역 신호는 IQ 복조기 회로로 전달되어 IQ 신호로 복조됩니다.

헤테로다인 수신기에는 하나 이상의 RF 다운 컨버터 회로가 있습니다. IF 신호 단계가 두 단계 이상인 경우 이를 수퍼 헤테로다인 수신기라고도 합니다. 믹서에서 의도하지 않은 RF 신호를 제거해야 하기 때문에 IF 단계 사이에 BPF가 필요합니다.

2. 호모다인(Homodyne) 수신기
호모다인 수신기에서는 RF 단계에서 믹서가 필요하지 않습니다. 변조된 RF 신호는 제로 IF에서 베이스밴드(baseband) 신호 (I 및 Q)를 출력하는 I/Q 복조기에 직접 적용됩니다. 따라서 이 방법을 직접 변환 또는 제로 IF 방법이라고 할 수 있습니다. 회로 구성은 헤테로다인 수신기보다 간단합니다. 아래 그림을 참조하십시오.
그림 4. Homodyne 구조

아래 표는 헤테로다인 및 호모다인 모드의 간단한 비교를 제공합니다. 따라서 어떤 구조가 어떤 측면에서 더 많은 이점이 있는지 확인할 수 있습니다.
 
RF 회로 아키텍처Heterodyne (Super Heterodyne 포함)Homodyne (또는 직접 전환)
중간 주파수 (IF)ExistDon't exist
필터 선택성BetterGood
시스템 감도BetterGood
시스템 안정성BetterGood
회로 모듈 재사용 성BetterGood
회로 물리적 크기GoodBetter
구성품 가격GoodBetter
전력 소비GoodBetter

두 아키텍처가 서로 절충 관계에 있기 때문에 적용되는 아키텍처는 RF 수신기를 사용하려는 애플리케이션에 따라 다릅니다. 전력 소모와 가격 때문에 이동 통신 단말기와 무선 랜에서 직접 변환이 주로 사용된다. 특히 최근에는 호모다인의 단점 (예: LO 누설)을 보완하기 위한 기술이 도입되어 이 아키텍처가 널리 사용되었습니다. 그러나 IF를 사용하는 헤테로다인 구조는 보다 안정적인 성능이 필요한 응용 분야에서 여전히 사용됩니다.