軟件無線電是一種基于寬帶A/D器件、高速DSP芯片，以軟件為核心的嶄新的體系結構。其基本思想就是將寬帶A/D盡可能地靠近射頻天線以便將接收到的模擬信號盡可能早地數字化，盡量通過軟件來實現電臺的各種功能。主要特點有：靈活性、適應性、開放性。
　　虛擬無線電與軟件無線電的主要區別就是利用通用微機代替高速DSP芯片，完成各種功能，其靈活性、通用性和開放性比軟件無線電有過之而無不及。相信隨著通用微機運算速度的不斷提高，虛擬無線電技術必將得到更加廣泛的應用。
1 多媒體收音接口卡設計思想
　　我們根據虛擬無線電的基本原理設計了一個可接收調幅、調頻信號的收音接口卡，利用微機所帶的音箱或耳機等設備可構成一個多媒體收音機。其組成框圖見圖1。

1.1 數據采集部分
　　數據采集部分主要由數控放大器和模/數轉換器AD6640構成，負責完成數據采集工作。數控放大器分AM功放通道和FM通道兩路，由微機根據選臺情況選擇通道。其可調增益最大范圍：20～60dB，使信號穩定在大約0.8V(因為AD6640輸入峰峰值V＝2V)，以增加采樣后的有效比特數。根據微機所送AGC控制字不同，增益大小可不斷調節控制。AD6640是AD公司生產的新一代模數轉換器件，分辨率12bit，采樣速率可達65MSPS，在5V供電時功耗僅為710mW。
1.2 數字下變頻器
　　由于受微機運算速度的影響，若將采樣的數據直接送計算機處理，實時性難以保證。為此我們采用美國Harris公司生產的專用可編程下變頻器HSP50214B對采樣數據做必要的預處理后再通過PCI總線送微機，其主要完成功能是將IF數據下變頻成基帶數據。HSP50214B包括以下功能模塊：輸入單元、電平檢測、載波數字壓控振蕩器(NCO)、級聯積分/梳狀濾波器(CIC)、5個可選半帶濾波器(HB)、255階可編程FIR濾波器、自動增益控制(AGC)、重采樣濾波器/插值半帶濾波器、重采樣NCO、坐標變換以及輸出單元。其結構框圖如圖2所示。

　　該芯片前端處理速度高達65MSPS，后端處理速度最高達55MSPS，總的抽取因子范圍：4～16384，輸出采樣速度可達12.94MSPS，輸出低通帶寬最寬為982kHz(IF帶寬1.96MHz)。最高支持14bits的字長的數據并行輸入，輸出形式靈活多樣。即可并行輸出又可串行輸出，可選擇輸出幅度、相位、頻率或正交I、Q兩路數據等所需信息。另外，HSP50214B還內帶電平檢測器，可為I.F.自動增益控制提供支持?？傊?，HSP50214B功能非常強大，使用相當靈活，可用于解調AM、FM、FSK和DPSK等多種信號。
1.3 S5933與PCI總線簡介
　　PCI總線獨立于處理器，具有很高的數據傳輸速率；采用高度綜合優化的總線結構，保證系統各部件之間的運作可靠，并與現有總線完全兼容。
　　AMCC公司生產的S5933是一種功能強、使用靈活的PCI總線控制器專用芯片。該芯片符合PCI局部總線規范2.1版，可作為PCI總線目標設備(Slave)，實現基本的傳送要求。也可作為PCI總線主控設備(Master)，訪問其他PCI總線設備。S5933的峰值傳送速率為132MB/s(32位PCI數據線)，完全滿足HSP50214B與微機之間的數據傳送要求。
1.4 微機和譯碼控制電路
　　微機除要完成對HSP50214B的初始化、寬帶功放控制任務外，還要完成選臺控制、語音輸出等功能。為此，需要編制配備必要的設備專用驅動程序，以便完成后臺操作，而不影響其它工作。譯碼控制電路選用美國ALTERA公司的EPM7128SQC－10，完成地址譯碼和其它控制任務。
2 AM信號解調流程
　　標準幅度調制是最基本的調制方式之一，多用于無線電廣播系統。已調制信號的時域表達式為：S_AM(t)＝A[1+K_AMf(t)]cos(w₀t+θ₀)，其w₀為載波頻率；θ₀為載波起始相位；K_AM為調制系數。為了實現滿意的調制和解調，要求基帶信號的幅度最大值滿足如下條件：│K_AMf(t)│_max＜1，否則，將會出現過調制，從而出現過調幅失真。AM信號可直接采樣，其解調流程詳見圖3。

3 FM信號的解調流程
　　調頻波的解調也叫鑒頻，其目的是從調頻波中不失真地恢復調制信號。我們采用的FM解調流程如圖4所示。

　　由于調頻廣播載波頻率太高，必須采用欠采樣技術才能滿足HSP50214B實時處理要求。所謂欠采樣技術就是對于帶通信號(頻率范圍：f_L＜f＜f_H)而言，抽樣頻率只要滿足(K為整數且2≤K≤, f_H－f_L≤f_L)就可保證采樣后的頻譜不產生折疊，從而無失真地恢復出調制信號。這對于減小運算量是很有好處的，但對接收機抗混疊濾波器要求較高。我們設輸入離散數字信號為：
　　
　　其中，Δω表示實際中心頻率偏離理想情況的漂移量大小。
　　經坐標變換，取相位量：
　　
　　圖4中數字鑒頻器的數學模型為：H(z)＝1－Z^－D，其中D為可編程設定的延遲因子，取值范圍1～8。該鑒頻器的頻率響應動態范圍是：RANGE_鑒頻器＝CW±F_sampout/(D+1)，其中CW是選取的中心頻率，F_sampout是鑒頻器FIR濾波器的輸出采樣速率。瞬時相位輸入數字鑒頻器后的輸出為：
　　
　　如果合理選擇采樣速率和D取值，使在n－D+1～n范圍內f(i)值相等或變化很小，則上式可進一步簡化為：F(n)＝ΔωD+DK_FMf(n)
　　從上式可知：若Δω不為零，必然會引進干擾。一般頻率漂移是一個慢變化的過程，則Δω是一緩慢變化的低頻信號。只要頻率穩定度滿足一定要求(慢變)，就可保證Δω落在有用信號頻帶之外，從而可以利用高通濾波去掉該干擾，這樣就解調出了FM信號。
　　總之，通過試驗樣板調試表明，該虛擬無線電收音接口卡解調AM、FM信號效果良好，外部配備上天線就可以為計算機增加虛擬收音機功能，從而進一步增強了微機的多媒體效果。
參考文獻
1 HSP50214B數據手冊
2 AD6640芯片資料
3 S5933數據手冊
4 李貴山，戚德虎.PCI局部總線開發者指南.西安：西安電子科技大學出版社，1997
5 曹志剛，錢亞生.現代通信原理.北京：清華大學出版社，1998