X-и Ku-Band Радио дизайн с малък форм-фактор

Много системи за аерокосмическа и отбранителна електроника в полетата на сатком, радар и EW/SIGINT отдавна изискват достъп до част или всички от честотните ленти X и Ku. Тъй като тези приложения преминават към по -преносими платформи като безпилотни летателни апарати (БЛА) и преносими радиостанции, е от решаващо значение да се разработят нови малки форм -фактори, дизайни на радио с ниска мощност, които да работят в обхватите X и Ku, като същевременно поддържат много високи нива на производителност. Тази статия очертава нова високочестотна IF архитектура, която драстично намалява размера, теглото, мощността и разходите както на приемника, така и на предавателя, без това да повлияе на системните спецификации. Получената платформа също е по -модулна, гъвкава и софтуерно дефинирана от съществуващите радиодизайн. Въведение През последните години има все по -голям натиск за постигане на по -широка честотна лента, по -висока производителност и по -ниска мощност в RF системите, като същевременно се увеличава честотният диапазон и намалява размера. Тази тенденция е двигател за технологични подобрения, които позволяват по -голяма интеграция на RF компоненти, отколкото се вижда преди. Има много шофьори, които прокарват тази тенденция. Системите на Satcom виждат желаните скорости на предаване на данни до 4 Gbps, за да поддържат предаването и получаването на терабайти събрани данни на ден. Това изискване подтиква системите да работят в Ku- и Ka-обхвата поради факта, че по-широки честотни ленти и по-високи скорости на данни са по-лесни за постигане на тези честоти. Това изискване означава по -голяма плътност на каналите и по -широка честотна лента на канал. Друга област на повишаване на изискванията за производителност е в EW и интелигентността на сигналите. Скоростта на сканиране за такива системи се увеличава, което води до необходимостта от системи, които имат бърза настройка на PLL и широко покритие на честотната лента. Стремежът към по -нисък размер, тегло и мощност (SWaP) и по -интегрирани системи произтича от желанието да се използват ръчни устройства на полето, както и от увеличаване на плътността на каналите в големи системи с фиксирано местоположение. Напредъкът на поетапните масиви също се позволява чрез по -нататъшна интеграция на RF системи в един чип. Тъй като интеграцията изтласква трансиверите все по -малки и по -малки, тя позволява на всеки елемент от антената собствен трансивер, което от своя страна позволява преминаването от аналогово формиране на лъч към цифрово формиране на лъч. Цифровото формиране на лъч осигурява възможност за проследяване на множество лъчи едновременно от един масив. Системите с фазова решетка имат безброй приложения, независимо дали са за метеорологични радари, EW приложения или насочени комуникации. В много от тези приложения стремежът към по -високи честоти е неизбежен, тъй като сигналната среда при по -ниски честоти става по -натоварена. В тази статия тези предизвикателства се решават с помощта на високо интегрирана архитектура, базирана на приемо -предавателя AD9371 като IF приемник и предавател, позволяващ премахването на цял IF етап и свързаните с него компоненти. Включено е сравнение между традиционните системи и предложената архитектура, както и примери за това как тази архитектура може да бъде внедрена чрез типичен процес на проектиране. По -конкретно, използването на интегриран приемо -предавател позволява някакво усъвършенствано честотно планиране, което не е налично в стандартен приемо -предавател в стил суперхетеродин. Преглед на суперхетеродинната архитектура Суперхетеродинната архитектура е избрана архитектура в продължение на много години поради високата производителност, която може да бъде постигната. Архитектурата на суперхетеродинния приемник обикновено се състои от един или два етапа на смесване, които се подават в аналогово-цифров преобразувател (ADC). Типична суперхетеродинна трансиверна архитектура може да се види на Фигура 1.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: // www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure1.png?w=435 'alt = 'Фигура 1' & усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; Фигура 1. Традиционните X- и Ku-лентови суперхетеродини приемат и предават сигнални вериги. Първият преобразуващ етап нагоре преобразуватели или преобразуватели надолу преобразува входните радиочестотни честоти в спектър извън обхвата. Честотата на първия IF (междинна честота) зависи от планирането на честотата и стимулацията, както и от работата на миксера и наличните филтри за RF предния край. След това първата IF се превежда на по -ниска честота, която ADC може да дигитализира. Въпреки че ADC постигнаха впечатляващ напредък в способността си да обработват по -голяма честотна лента, тяхната горна граница днес е около 2 GHz за оптимална производителност. При по-високи входни честоти има компромиси в производителността спрямо. входна честота, която трябва да се има предвид, както и факта, че по -високите входни скорости изискват по -високи тактови честоти, които увеличават мощността. В допълнение към миксерите има филтри, усилватели и стъпаловидни атенюатори. Филтрирането се използва за отхвърляне на нежелани извън обхвата (OOB) сигнали. Ако не е отметнато, тези сигнали могат да създадат фалшиви, които попадат върху желания сигнал, което затруднява или невъзможно демодулирането. Усилвателите задават стойностите на шума и усилването на системата, осигурявайки адекватна чувствителност за приемане на малки сигнали, като същевременно не осигуряват толкова много, че ADC да се насити. Едно допълнително нещо, което трябва да се отбележи, е, че тази архитектура често изисква филтри за повърхностна акустична вълна (SAW), за да отговори на строгите изисквания за филтриране за сглаждане в ADC. С SAW филтрите идва рязко отклоняване, за да отговори на тези изисквания. Въвеждат се обаче и значително забавяне, както и пулсации. Пример за честотен план на приемник на суперхетеродин за X-лента е показан на фигура 2. В този приемник е желателно да се приема между 8 GHz и 12 GHz с 200 MHz честотна лента. Желаният спектър се смесва с регулируем локален осцилатор (LO) за генериране на IF при 5.4 GHz. След това 5.4 GHz IF се смесва с 5 GHz LO, за да се получи окончателният 400 MHz IF. Крайният IF варира от 300 MHz до 500 MHz, което е честотен диапазон, където много ADC могат да работят добре.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: // www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure2.png?w=435 'alt = 'Фигура 2' & усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; Фигура 2. Примерен честотен план за X-лентов приемник. Спецификации на приемника-какво има значение Освен добре познатите спецификации на коефициента на усилване, шума и третия ред на прихващане, някои типични спецификации, които влияят на честотното планиране за всяка архитектура на приемника, включват отхвърляне на изображение, IF отхвърляне, самостоятелно генерирано паразитно и LO излъчване. Шпори на изображението - RF извън обхвата на интерес, който се смесва с LO, за да генерира тон в IF. IF spurs—RF на IF честота, която се промъква през филтриране преди миксера и се показва като тон в IF. LO излъчване - RF изтичане на LO към входния конектор на веригата на приемника. LO радиацията дава възможност за откриване, дори когато е в режим само приемане (виж Фигура 3).       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/media/analog/en/landing- страници/технически статии/x-and-ku-band-radio-design-small-form-factor-radio-design/figure3.png? w = 435 'alt =' Фигура 3 '& amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 3. LO радиация изтича назад през предния край. Самостоятелно генериран фалшив - стимул при IF, който е резултат от смесване на часовници или локални осцилатори в приемника. Спецификациите за отхвърляне на изображение се прилагат както за първия, така и за втория етап на смесване. В типично приложение за X- и Ku-Band, първият етап на смесване може да бъде центриран около висок IF в диапазона от 5 GHz до 10 GHz. Тук е желателна висока IF, поради факта, че изображението пада при Ftune + 2 × IF, както е показано на Фигура 4. Така че колкото по -висок е IF, толкова по -далеч ще падне лентата с изображения. Тази лента на изображението трябва да бъде отхвърлена, преди да ударите първия миксер, в противен случай енергията на лентата в този диапазон ще се покаже като фалшива в първата IF. Това е една от основните причини, поради които обикновено се използват два етапа на смесване. Ако имаше един етап на смесване, с IF в стотици MHz, честотата на изображението би била много трудна за отхвърляне в предния край на приемника.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/ -/media/analog/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure4.png? w = 435 'alt =' Фигура 4 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 4. Смесване на изображения в IF. Обхват на изображението съществува и за втория миксер при преобразуване на първия IF надолу във втория IF. Тъй като вторият IF е с по -ниска честота (от няколкостотин MHz до 2 GHz), изискванията за филтриране на първия IF филтър могат да варират доста. За типично приложение, където вторият IF е няколкостотин MHz, филтрирането може да бъде много трудно с високочестотен първи IF, изискващ големи персонализирани филтри. Това често може да бъде най -трудният за проектиране филтър в системата поради високите честотни и обикновено тесни изисквания за отхвърляне. В допълнение към отхвърлянето на изображението, нивата на LO мощност, връщащи се от миксера към приемния входен конектор, трябва да бъдат филтрирани агресивно. Това гарантира, че потребителят не може да бъде открит поради излъчваната мощност. За да се постигне това, LO трябва да се постави далеч извън радиочестотната лента, за да се осигури адекватно филтриране. Представяне на архитектурата с висока IF Най-новото предложение на интегрирани трансивъри включва AD9371, трансивър с директно преобразуване от 300 MHz до 6 GHz с два приемателни и два предавателни канала. Пропускателната способност на приемане и предаване е регулируема от 8 MHz до 100 MHz и може да бъде конфигурирана за дуплекс с честотно разделяне (FDD) или дуплекс с разделяне на времето (TDD). Частта е поместена в пакет от 12 мм2 и консумира ~ 3 W енергия в режим TDD или ~ 5 W в режим FDD. С напредването на калибрирането на квадратурна корекция на грешки (QEC) се постига отхвърляне на изображението от 75 dB до 80 dB.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/ -/media/analog/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure5.png? w = 435 'alt =' Фигура 5 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 5. AD9371 блокова диаграма на трансивъра с директно преобразуване. Подобряването на производителността на интегрираните интегрални интегрални приемници отвори нова възможност. AD9371 включва втори миксер, второ IF филтриране и усилване и ADC с променливо затихване, както и цифрово филтриране и децимация на сигналната верига. В тази архитектура AD9371, който има диапазон на настройка от 300 MHz до 6 GHz, може да бъде настроен на честота между 3 GHz и 6 GHz и да получава директно първата IF (виж Фигура 6). С усилване от 16 dB, NF от 19 dB и OIP3 от 40 dBm при 5.5 GHz, AD9371 е идеално определен като IF приемник.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure6.png? w = 435 'alt =' Фигура 6 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 6. X- или Ku-честотен трансивер с AD9371 като IF приемник. С използването на интегрирания приемо -предавател като IF приемник, вече няма загриженост за изображението чрез втория миксер, какъвто е случаят със суперхетеродинния приемник. Това може значително да намали необходимото филтриране в първата IF лента. Все пак трябва да има известно филтриране, за да се отчетат ефектите от втори ред в трансивъра. Първата IF лента сега трябва да осигури филтриране на два пъти първата честота на IF, за да отхвърли тези ефекти - много по -лесна задача от филтрирането на второто изображение и второто LO далеч, което може да бъде близо до няколкостотин MHz. Тези изисквания за филтриране обикновено могат да бъдат решени с евтини, малки готови LTCC филтри. Този дизайн също така осигурява високо ниво на гъвкавост в системата и може лесно да се използва повторно за различни приложения. Един от начините за осигуряване на гъвкавост е при избора на честота на IF. Общо правило за избор на IF е да го поставите в диапазон, който е с 1 GHz до 2 GHz по-висок от желаната честотна лента на спектъра чрез филтриране в предния край. Например, ако дизайнерът желае 4 GHz честотна лента от 17 GHz до 21 GHz през предния филтър, IF може да бъде поставен на честота от 5 GHz (1 GHz над желаната честотна лента от 4 GHz). Това позволява осъществимо филтриране в предния край. Ако се желае само 2 GHz честотна лента, може да се използва IF от 3 GHz. Освен това, поради софтуерно дефинираната природа на AD9371, е лесно да се промени IF в движение за когнитивни радио приложения, където блокиращите сигнали могат да бъдат избегнати при откриването им. Лесно регулируемата честотна лента на AD9371 от 8 MHz до 100 MHz допълнително позволява да се избегнат смущения в близост до сигнала, който представлява интерес. С високото ниво на интеграция в архитектурата с висок IF, в крайна сметка получаваме сигнална верига на приемник, която заема около 50% от пространството, необходимо за еквивалентен суперхетеродин, като същевременно намалява консумацията на енергия с 30%. В допълнение, архитектурата с висок IF е по -гъвкав приемник от суперхетеродинната архитектура. Тази архитектура дава възможност за пазари с ниска SWaP, където се желае малък размер без загуба на производителност. Планиране на честотата на приемника с висока IF архитектура Едно от предимствата на високата IF архитектура е възможността за настройка на IF. Това може да бъде особено изгодно, когато се опитвате да създадете честотен план, който да избягва всякакви смущаващи стимули. Може да възникне смущаващ шпор, когато полученият сигнал се смеси с LO в миксера и генерира m × n шпор, който не е желаният тон в диапазона IF. Смесителят генерира изходни сигнали и шпори съгласно уравнението m × RF ± n × LO, където m и n са цели числа. Приетият сигнал създава m × n шпор, който може да попадне в IF лентата и в определени случаи желаният тон може да предизвика кросоувър шпора при определена честота. Например, ако наблюдаваме система, проектирана да приема 12 GHz до 16 GHz с IF при 5.1 GHz, както е на фигура 7, m × n честотите на изображението, които предизвикват появата на стимул в лентата, могат да бъдат намерени със следното уравнение : & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp ; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/media/analog/en/landing-pages/technical -articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure7.png? w = 435 'alt =' Фигура 7 '& amp; amp; amp; amp; amp; amp ; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; ; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; ; amp; amp; gt; Фигура 7. 12 GHz до 16 GHz приемник и предавател с висока IF архитектура. В това уравнение RF е RF честотите на входа на миксера, които причиняват падане на тон в IF. Нека използваме пример за илюстрация. Ако приемникът е настроен на 13 GHz, това означава, че LO честотата е 18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz). Включвайки тези стойности в предишното уравнение и позволявайки на m и n да варират от 0 до 3, получаваме следното уравнение за RF: Резултатите са в следната таблица: Таблица 1. M × N Паразитна таблица за 18.1 GHz LO mn RFsum (GHz) RFdif (GHz) 1 1 23.200 13.000 1 2 41.300 31.100 1 3 59.400 49.200 2 1 11.600 6.500 2 2 20.650 15.550 2 3 29.700 24.600 3 1 7.733 4.333 3 2 13.767 10.367 3 3 19.800 16.400 В таблицата първият ред/четвъртата колона показва желания 13 GHz сигнал, който е резултат от 1 × 1 продукт в миксера. Петата колона/четвърти ред и осма колона/трети ред показват потенциално проблемни вътрешночестотни честоти, които могат да се показват като шпори в лентата. Например, 15.55 GHz сигнал е в желания диапазон от 12 GHz до 16 GHz. Тон при 15.55 GHz на входа се смесва с LO, за да генерира тон от 5.1 GHz (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz). Другите редове (2, 3, 4, 6, 7 и 9) също могат да създадат проблем, но поради това, че са извън обхвата, те могат да бъдат филтрирани от входния лентов филтър. Нивото на шпората зависи от няколко фактора. Основният фактор е работата на миксера. Тъй като миксерът по своята същност е нелинейно устройство, има много хармоници, генерирани в частта. В зависимост от това колко добре диодите в миксера са съчетани и колко добре смесителят е оптимизиран за фалшиви характеристики, нивата на изхода ще бъдат определени. Таблицата на миксера обикновено се включва в информационния лист и може да помогне при определянето на тези нива. Пример за диаграма на миксера е показан в Таблица 2 за HMC773ALC3B. Диаграмата определя нивото на dBc на шпорите спрямо желания тон 1 × 1. Таблица 2. Диаграма на смесителя за HMC773ALC3B n × LO 0 1 2 3 4 5 m × RF 0 - 14.2 35 32.1 50.3 61.4 1 –1.9 - 17.7 31.1 32.8 61.2 2 83 55.3 60 59.6 6 73.7 87.9 3 82.6 86.1 68 68.5 61.9 85.9 4 76 86.7 82.1 77.4 74.9 75.8 5 69.3 74.7 85.3 87 85.1 62 С тази диаграма, заедно с разширение на анализа, направен в Таблица 1, можем да генерираме пълна картина на това какви тонове на изображението m × n могат да попречат на нашия приемник и при какво ниво. Електронна таблица може да бъде генерирана с изход, подобен на този, показан на Фигура 8.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure8.png? w = 435 'alt =' Фигура 8 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 8. m × n изображения за 12 GHz до 16 GHz приемник. На фигура 8 синята част показва желаната честотна лента. Линиите показват различни m × n изображения и техните нива. От тази диаграма е лесно да се види какви изисквания за филтриране са необходими преди смесителя, за да се отговори на изискванията за смущения. В този случай има няколко шпори на изображението, които попадат в лента и не могат да бъдат филтрирани. Сега ще разгледаме как гъвкавостта на архитектурата с висок IF ни позволява да заобиколим някои от тези стимули, което е нещо, което суперхетеродинната архитектура не си позволява. Избягване на смущения в режим на приемник Диаграмата на фигура 9 показва подобен честотен план, който варира от 8 GHz до 12 GHz, с IF по подразбиране при 5.1 GHz. Тази диаграма дава различен изглед на шпорите на миксера, показвайки честотата на централната настройка спрямо. m × n честота на изображението, за разлика от нивото на шпората, както е показано по -рано. Удебелена диагонална линия 1:1 в тази диаграма показва желания шпор 1 × 1. Другите линии на графиката представляват m × n изображения. От лявата страна на тази фигура е представяне без гъвкавост при настройката на IF. В този случай IF е фиксиран на 5.1 GHz. С честота на настройка от 10.2 GHz, 2 × 1 стимул за изображение пресича желания сигнал. Това означава, че ако сте настроени на 10.2 GHz, има голям шанс близък сигнал да блокира приемането на сигнала, който представлява интерес. Десният график показва решение на този проблем с гъвкава настройка на IF. В този случай IF превключва от 5.1 GHz на 4.1 GHz близо до 9.2 GHz. Това предотвратява появата на кросоувър.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure9.png? w = 435 'alt =' Фигура 9 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 9. m × n кросоувър, без гъвкавост на IF (отгоре) и избягване на кросоувър с IF настройка (отдолу). Това е просто прост пример за това как блокиращите сигнали могат да бъдат избегнати с високата IF архитектура. В съчетание с интелигентни алгоритми за определяне на смущения и изчисляване на нови потенциални IF честоти, има много възможни начини да се направи приемник, който може да се адаптира към всяка спектрална среда. Това е толкова просто, колкото определянето на подходящ IF в даден диапазон (обикновено от 3 GHz до 6 GHz), след което преизчисляване и програмиране на LO въз основа на тази честота. Планиране на честотата на предавателя с високочестотна архитектура Както при планирането на честотата на приемане, възможно е да се възползвате от гъвкавия характер на архитектурата с високи IF, за да подобрите фалшивите характеристики на предавателя. Докато от страна на приемника, честотното съдържание е малко непредсказуемо. От страна на предаването е по -лесно да се предскаже паразитът на изхода на предавателя. Това RF съдържание може да бъде предвидено със следното уравнение: Когато IF е предварително дефиниран и определен от честотата на настройка на AD9371, LO се определя от желаната изходна честота. Подобна схема на миксер, както е направено за приемния канал, може да бъде генерирана от страната на предаване. Пример е показан на фигура 10. В тази диаграма най-големите шпори са изображението и LO честотите, които могат да се филтрират до желаните нива с лентов филтър след миксера. В FDD системи, където фалшивият изход може да десенсибилизира близкия приемник, вътрешнодиапазонните шпори могат да бъдат проблематични и тук гъвкавостта на IF настройката може да бъде полезна. В примера от Фигура 10, ако се използва статичен IF от 5.1 GHz, ще има кросоувър на изхода на предавателя, който ще бъде близо 15.2 GHz. Чрез регулиране на IF на 4.3 GHz при честота на настройка 14 GHz, кросоувърът може да бъде избегнат. Това е изобразено на фигура 11.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure10.png? w = 435 'alt =' Фигура 10 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 10. Изход фалшив, без филтриране.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure11.png? w = 435 'alt =' Фигура 11 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 11. Статичният IF причинява кросоувър шпорка (отгоре), IF настройка, за да се избегне кросоувър шпора (отдолу). Пример за проектиране - широколентова FDD система За да покаже производителността, която може да бъде постигната с тази архитектура, прототипна приемна и предавателна FDD система е изградена с готови компоненти на аналогови устройства и конфигурирана за работа от 12 GHz до 16 GHz в приемната лента, и 8 GHz до 12 GHz работа в предавателната лента. За събиране на данни за производителността беше използван IF от 5.1 GHz. LO е настроен на диапазон от 17.1 GHz до 21.1 GHz за приемащия канал и 13.1 GHz до 17.1 GHz за предавателния канал. Блок -схемата за прототипа е показана на фигура 12. На тази диаграма конверторът X и Ku е показан отляво, а картата за оценка AD9371 е показана отдясно.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure12.png? w = 435 'alt =' Фигура 12 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 12. Блокова диаграма за X- и Ku-лентов приемник и предавателна FDD прототипна система. Данните за коефициент на усилване, шум и IIP3 са събрани на преобразувателя за приемане надолу и са показани на Фигура 13 (отгоре). Като цяло усилването беше ~ 20 dB, NF беше ~ 6 dB, а IIP3 беше ~ -2 dBm. Някои допълнителни нива на усилване могат да бъдат постигнати с помощта на еквалайзер или калибриране на усилването може да се извърши с помощта на променливия атенюатор в AD9371.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-/ медии/аналог/bg/целеви страници/технически статии/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure13.png? w = 435 'alt =' Фигура 13 '& amp; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; усилвател; gt; Фигура 13. Данни от Ku-лентов приемник (отгоре), данни за предавател от X-лента (отдолу). Предавателният преобразувател също беше измерен, записвайки неговото усилване, 0 P1dB и OIP3. Тези данни са нанесени по честота на фигура 13 (най -долу). Усилването е ~ 27 dB, P1 dB ~ 22 dBm и OIP3 ~ 32 dBm. Когато тази платка е свързана с интегрирания трансивър, общите спецификации за приемане и предаване са както е показано в Таблица 3. Таблица 3. Таблица на общата производителност на системата Rx, 12 GHz до 16 GHz Tx, 8 GHz до 12 GHz Усилване 36 dB Изходна мощност 23 dBm Шум Фигура 6.8 dB Шум на пода –132 dBc/Hz IIP3 –3 dBm OIP3 31 dBm Pin, макс (без AGC ) –33 dBm OP1dB 22 dBm In-Band m × n –60 dBc In-Band Spurs –70 dBc Мощност 3.4 W Мощност 4.2 W Като цяло производителността на приемника е в съответствие със суперхетеродинната архитектура, докато мощността е значително намалена . Еквивалентен дизайн на суперхетеродин ще консумира повече от 5 W за веригата на приемника. Освен това прототипната платка е произведена без приоритет за намаляване на размера. С подходящи техники за оформление на печатни платки, както и интегриране на AD9371 на същата печатна платка като преобразувателя надолу, общият размер на решението, използващо тази архитектура, може да бъде уплътнен само до 4 до 6 квадратни инча. Това показва значителни икономии на размер в сравнение с еквивалентно решение за суперхетеродин, което би било по -близо до 8 до 10 квадратни инча.

Остави съобщение 

Списък на ЛС