如何實(shí)現(xiàn)X和Ku波段小尺寸無(wú)線電的設(shè)計(jì)

　　衛(wèi)星通信、雷達(dá)和信號(hào)情報(bào)（SIGINT）領(lǐng)域的許多航空航天和防務(wù)電子系統(tǒng)早就要求使用一部分或全部X和Ku頻段。隨著這些應(yīng)用轉(zhuǎn)向更加便攜的平臺(tái)，如無(wú)人機(jī)（UAV）和手持式無(wú)線電等，開發(fā)在X和Ku波段工作，同時(shí)仍然保持極高性能水平的新型小尺寸、低功耗無(wú)線電設(shè)計(jì)變得至關(guān)重要。本文介紹一種新型高中頻架構(gòu)，其顯著削減了接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的尺寸、重量、功耗與成本，而系統(tǒng)規(guī)格不受影響。由此產(chǎn)生的平臺(tái)與現(xiàn)有無(wú)線電設(shè)計(jì)相比，模塊化程度、靈活性和軟件定義程度也更高。

　　簡(jiǎn)介

　　近年來(lái)，推動(dòng)RF系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更寬帶寬、更高性能、更低功耗，同時(shí)提高頻率范圍并縮小尺寸的力量越來(lái)越強(qiáng)大。這一趨勢(shì)已成為技術(shù)進(jìn)步的驅(qū)動(dòng)力，RF器件的集成度遠(yuǎn)超以往所見。有許多因素在推動(dòng)這一趨勢(shì)。衛(wèi)星通信系統(tǒng)為了發(fā)送和接收每天收集到的數(shù)TB數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)速率的要求已達(dá)到4 Gbps。這一要求推動(dòng)系統(tǒng)的工作頻率提高到Ku和Ka波段，原因是在這些頻率上更容易實(shí)現(xiàn)更寬的帶寬和更高的數(shù)據(jù)速率。這勢(shì)必導(dǎo)致通道密度更高，每通道的帶寬更寬。在信號(hào)情報(bào)領(lǐng)域，性能要求也在不斷提高。此類系統(tǒng)的掃描速率越來(lái)越高，故而要求系統(tǒng)具有快速調(diào)諧PLL和寬帶寬覆蓋范圍。對(duì)尺寸更小、重量更輕、功耗更低（SWaP）和集成度更高系統(tǒng)的需求，源于業(yè)界希望在現(xiàn)場(chǎng)操作手持式設(shè)備，以及希望提高大型固定位置系統(tǒng)的通道密度。相控陣的發(fā)展同樣得益于單芯片RF系統(tǒng)集成度的提高。集成讓收發(fā)器越來(lái)越小，使得每個(gè)天線元件都可以有自己的收發(fā)器，進(jìn)而促使模擬波束賦形向數(shù)字波束賦形轉(zhuǎn)變。通過(guò)數(shù)字波束賦形，單一陣列可以同時(shí)追蹤多個(gè)波束。相控陣系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，包括天氣雷達(dá)和定向通信等。由于低頻信號(hào)環(huán)境變得越來(lái)越擁堵，許多應(yīng)用不可避免地要求提高頻率。本文介紹如何利用一種高度集成的架構(gòu)來(lái)應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，該架構(gòu)將AD9371收發(fā)器用作中頻接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，使得整個(gè)中頻級(jí)及其相關(guān)器件都可以從系統(tǒng)中移除。文中比較了傳統(tǒng)系統(tǒng)與提議的架構(gòu)，并舉例說(shuō)明了如何通過(guò)典型設(shè)計(jì)流程來(lái)實(shí)現(xiàn)此架構(gòu)。具體說(shuō)來(lái)，使用集成收發(fā)器可以實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)頻率規(guī)劃，這是標(biāo)準(zhǔn)超外差樣式收發(fā)器做不到的。