X- ja Ku-bändi väikese vormiga raadio disain

Paljud kosmose- ja kaitseelektroonikasüsteemid satcom-, radari- ja EW/SIGINT-i valdkonnas on juba pikka aega nõudnud juurdepääsu osale või kõigile X- ja Ku-sagedusaladele. Kuna need rakendused liiguvad rohkem kaasaskantavatele platvormidele, nagu mehitamata õhusõidukid (UAV) ja pihuarvutid, on kriitilise tähtsusega välja töötada uued väikese kujuga ja väikese võimsusega raadiosüsteemid, mis töötavad X- ja Ku -sagedusaladel, säilitades samal ajal väga kõrge taseme. jõudlust. Selles artiklis kirjeldatakse uut kõrgsageduslikku IF-arhitektuuri, mis vähendab drastiliselt nii vastuvõtja kui ka saatja suurust, kaalu, võimsust ja kulusid, ilma et see mõjutaks süsteemi spetsifikatsioone. Saadud platvorm on ka modulaarsem, paindlikum ja tarkvaralisem kui olemasolevad raadiokujundused. Sissejuhatus Viimastel aastatel on raadiosageduslikes süsteemides üha rohkem püütud saavutada laiemat ribalaiust, suuremat jõudlust ja väiksemat võimsust, suurendades samal ajal sagedusvahemikku ja vähendades selle suurust. See suundumus on olnud ajendiks tehnoloogilistele täiustustele, mis on võimaldanud RF-komponentide suuremat integreerimist kui varem. Seda suunda tõukavad paljud autojuhid. Satcom -süsteemid näevad soovitud andmeedastuskiirust kuni 4 Gbps, et toetada terabaitide kogutud andmete edastamist ja vastuvõtmist päevas. See nõue sunnib süsteeme töötama Ku- ja Ka-sagedusalas, kuna neil sagedustel on lihtsam saavutada laiemat ribalaiust ja suuremat andmeedastuskiirust. See nõudlus tähendab suuremat kanalite tihedust ja laiemat ribalaiust kanali kohta. Teine jõudlusnõuete suurendamise valdkond on EW ja signaalide intelligentsus. Selliste süsteemide skaneerimiskiirus suureneb, suurendades vajadust süsteemide järele, millel on kiire häälestamise PLL ja lai ribalaius. Soov väiksemate mõõtmete, kaalu ja võimsuse (SWaP) ning rohkem integreeritud süsteemide poole tuleneb soovist kasutada pihuarvuteid põllul ning suurendada kanalite tihedust suurtes fikseeritud asukohaga süsteemides. Faasiliste massiivide edasiarendamist võimaldavad ka RF -süsteemide edasine integreerimine ühte kiipi. Kuna integreerimine surub transiivereid aina väiksemaks, võimaldab see igale antennielemendile oma transiiveri, mis omakorda võimaldab üleminekut analoogkiirekujundamiselt digitaalkiire kujundamisele. Digitaalne talakujundus võimaldab ühest massiivist jälgida korraga mitut tala. Faasimassiivsüsteemidel on lugematu arv rakendusi, olgu selleks siis ilmateadar, EW -rakendused või suunatud side. Paljudes neist rakendustest on kõrgematele sagedustele sõitmine vältimatu, kuna madalamate sageduste signaalikeskkond muutub ülekoormatumaks. Selles artiklis käsitletakse neid väljakutseid kõrgelt integreeritud arhitektuuriga, mis põhineb AD9371 transiiveril IF-vastuvõtja ja saatjana, mis võimaldab eemaldada kogu IF-astme ja sellega seotud komponendid. Sisaldab traditsiooniliste süsteemide ja pakutud arhitektuuri võrdlust, samuti näiteid selle kohta, kuidas seda arhitektuuri saab tüüpilise projekteerimisprotsessi kaudu rakendada. Täpsemalt võimaldab integreeritud transiiveri kasutamine teatud täpsemat sageduse planeerimist, mis ei ole tavalises superheterodüüni stiilis transiiveris saadaval. Superheterodüüni arhitektuuri ülevaade Superheterodüünarhitektuur on saavutatava suure jõudluse tõttu olnud paljude aastate jooksul valitud arhitektuur. Superheterodüünvastuvõtja arhitektuur koosneb tavaliselt ühest või kahest segamisastmest, mis suunatakse analoog-digitaalmuundurisse (ADC). Tüüpilist superheterodüüni transiiveri arhitektuuri on näha joonisel 1.       &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;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= "Joonis 1" 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; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; Joonis 1. Traditsioonilised X- ja Ku-riba superheterodüüni vastuvõtvad ja edastavad signaaliahelad. Esimene konversiooniaste muudab sisend-RF sagedused üles- või allamuundamiseks ribavälisteks spektriteks. Esimese IF sagedus (vahesagedus) sõltub sagedusest ja stimuleerimise planeerimisest, samuti mikseri jõudlusest ja RF esipaneeli jaoks saadaolevatest filtritest. Esimene IF tõlgitakse seejärel madalamale sagedusele, mida ADC saab digiteerida. Kuigi ADC -d on teinud märkimisväärseid edusamme suurema ribalaiuse töötlemisel, on nende ülempiir täna optimaalse jõudluse jaoks umbes 2 GHz. Kõrgemate sisendsageduste korral toimivad kompromissid jõudluses vs. sisendsagedust, mida tuleb arvestada, samuti asjaolu, et suuremad sisendsagedused nõuavad suuremat taktsagedust, mis suurendab võimsust. Lisaks mikseritele on filtrid, võimendid ja astme summutajad. Filtreerimist kasutatakse soovimatute sagedusväliste (OOB) signaalide tagasilükkamiseks. Kui seda ei märgita, võivad need signaalid tekitada valesignaale, mis langeb soovitud signaali peale, muutes demoduleerimise keeruliseks või võimatuks. Võimendid määravad süsteemi müra ja võimenduse, pakkudes piisavat tundlikkust väikeste signaalide vastuvõtmiseks, kuid ei paku nii palju, et ADC üleküllastuks. Veel üks asi, mida tuleb tähele panna, on see, et see arhitektuur nõuab sageli pinnaakustilise laine (SAW) filtreid, et need vastaksid ADC-s antialiasing rangetele filtreerimisnõuetele. SAW-filtritega kaasneb nende nõuete täitmiseks järsk veeremine. Siiski võetakse kasutusele ka märkimisväärne viivitus ja lainetus. Näide superheterodüüni vastuvõtja sagedusplaanist X-riba jaoks on näidatud joonisel 2. Selles vastuvõtjas soovitakse vastu võtta sagedusi 8 GHz kuni 12 GHz 200 MHz ribalaiusega. Soovitud spekter seguneb häälestatava kohaliku ostsillaatoriga (LO), et luua IF sagedusel 5.4 GHz. Seejärel seguneb 5.4 GHz IF 5 GHz LO-ga, et saada lõplik 400 MHz IF. Lõplik IF on vahemikus 300 MHz kuni 500 MHz, mis on sagedusvahemik, kus paljud ADC -d võivad hästi toimida.       &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;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= "Joonis 2" 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; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; Joonis 2. X-riba vastuvõtja sagedusplaani näide. Vastuvõtja spetsifikatsioonid-mis on oluline Lisaks hästi tuntud võimendusele, mürale ja kolmanda järgu katkestuspunkti spetsifikatsioonidele on mõned tüüpilised spetsifikatsioonid, mis mõjutavad mis tahes vastuvõtja arhitektuuri sageduse kavandamist, näiteks pildi tagasilükkamine, IF tagasilükkamine, ise tekitatud vale ja LO-kiirgus. Kujutise ergutus - RF väljaspool huvipakkuvat riba, mis seguneb LO -ga, et tekitada IF -s tooni. IF kannused - RF sagedusel IF, mis hiilib enne segistit läbi filtreerimise ja kuvatakse IF -s toonina. LO kiirgus – RF lekib LO-st vastuvõtjaketi sisendpistikusse. LO-kiirgus võimaldab tuvastada, isegi kui see on ainult vastuvõtuoperatsioonis (vt joonis 3).       &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/figure3.png?w=435 ' alt='Joonis 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;gt; Joonis 3. LO kiirgus lekib läbi esiosa tagasi. Ise genereeritud võlts – IF-i stiimul, mis tuleneb kellade või kohalike ostsillaatorite segunemisest vastuvõtjas. Pildi tagasilükkamise spetsifikatsioonid kehtivad nii esimesele kui ka teisele segamisetapile. Tüüpilises X- ja Ku-Bandi rakenduses võib esimene segamisaste olla keskendunud kõrgele IF-le vahemikus 5 GHz kuni 10 GHz. Siin on soovitav kõrge IF, kuna pilt langeb Ftune + 2 × IF, nagu on näidatud joonisel 4. Seega, mida kõrgem on IF, seda kaugemale pildiriba langeb. See pildiriba tuleb enne esimese mikseri tabamist tagasi lükata, vastasel juhul kuvatakse selle vahemiku ribast väljas olev energia esimeses IF-is valena. See on üks peamisi põhjuseid, miks tavaliselt kasutatakse kahte segamisetappi. Kui oleks üks segamisaste, mille IF on sadades MHz, oleks kujutise sagedust vastuvõtja esiosas väga raske tagasi lükata.       &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;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/figure4.png?w=435 ' alt='Joonis 4'& 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;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;amp;amp;gt; Joonis 4. Pildid segunevad IF -ga. Pildiriba on olemas ka teise segisti jaoks, kui esimene IF teisendatakse teisele IF -le. Kuna teine ​​IF on sagedusel madalam (mõnest sajast MHz kuni 2 GHz), võivad esimese IF -filtri filtreerimisnõuded üsna palju erineda. Tüüpilise rakenduse puhul, kus teine ​​IF on mõnisada MHz, võib filtreerimine olla kõrge sagedusega esimese IF-ga väga keeruline, mis nõuab suuri kohandatud filtreid. Sageli võib see kõrge sageduse ja tavaliselt kitsaste tagasilükkamisnõuete tõttu olla süsteemi kõige keerulisem filter. Lisaks pildi tagasilükkamisele tuleb mikserist vastuvõtu sisendpistikusse tagasitulevaid LO võimsustasemeid agressiivselt filtreerida. See tagab, et kasutajat ei saa kiirguse tõttu tuvastada. Selle saavutamiseks tuleks LO paigutada RF -pääsuribast väljapoole, et tagada piisav filtreerimine. Kõrge IF-arhitektuuri tutvustamine Uusim integreeritud transiiverite pakkumine sisaldab AD9371, 300 MHz kuni 6 GHz otsekonversiooni transiiverit kahe vastuvõtu- ja kahe edastuskanaliga. Vastuvõtu ja edastuse ribalaiust saab reguleerida vahemikus 8 MHz kuni 100 MHz ning seda saab konfigureerida sagedusjaotusega dupleksi (FDD) või aegjaotusega dupleksi (TDD) tööks. Osa on paigutatud 12 mm2 pakendisse ja tarbib TDD -režiimis ~ 3 W või FDD -režiimis ~ 5 W energiat. Kvadratuurivigade korrigeerimise (QEC) kalibreerimise edenedes saavutatakse pildi tagasilükkamine 75 dB kuni 80 dB.       &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;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/figure5.png?w=435 ' alt='Joonis 5'& 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;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;amp;amp;gt; Joonis 5. AD9371 otsemuunduse transiiveri plokkskeem. Integreeritud transiiveri IC-de jõudluse areng on avanud uue võimaluse. AD9371 sisaldab teist mikserit, teist IF-filtreerimist ja võimendust ning muutuva sumbumisega ADC-d, samuti signaaliahela digitaalset filtreerimist ja detsimeerimist. Selles arhitektuuris saab AD9371, mille häälestusvahemik on 300 MHz kuni 6 GHz, häälestada sagedusele vahemikus 3 GHz kuni 6 GHz ja võtta vastu otse esimene IF (vt joonis 6). 16 dB võimendusega, 19 dB NF-ga ja 3 dBm OIP40-ga 5.5 GHz juures on AD9371 ideaalne IF-vastuvõtjaks.       &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;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/figure6.png?w=435 ' alt='Joonis 6'& 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;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;gt; Joonis 6. X- või Ku-riba transiiver koos AD9371 IF-vastuvõtjaga. Kui integreeritud transiiverit kasutatakse IF -vastuvõtjana, ei tekita pilt teise mikseri kaudu enam muret, nagu see on superheterodüüni vastuvõtja puhul. See võib oluliselt vähendada esimeses IF -ribas nõutavat filtreerimist. Transiiveri teise järgu efektide arvestamiseks peab siiski olema teatud filtreerimine. Esimene IF-riba peaks nüüd tagama filtreerimise kahekordse esimese IF-sagedusega, et need efektid tühistada – see on palju lihtsam ülesanne kui teise pildi ja teise LO filtreerimine, mis võib olla kuni mitusada MHz. Neid filtreerimisnõudeid saab tavaliselt täita madalate kuludega, müügilolevate LTCC filtritega. See disain pakub ka süsteemis suurt paindlikkust ja seda saab hõlpsasti erinevate rakenduste jaoks uuesti kasutada. Üks võimalus paindlikkuse tagamiseks on IF sageduse valik. IF-valiku üldine rusikareegel on panna see esiosa filtreerimise kaudu vahemikku, mis on 1 GHz kuni 2 GHz suurem kui soovitud spektri ribalaius. Näiteks kui disainer soovib 4 GHz spektri ribalaiust vahemikus 17 GHz kuni 21 GHz läbi esiosa filtri, saab IF paigutada sagedusele 5 GHz (1 GHz üle soovitud ribalaiuse 4 GHz). See võimaldab teostatavat filtreerimist esiosas. Kui soovitakse ainult 2 GHz ribalaiust, võib kasutada IF 3 GHz. Lisaks on AD9371 tarkvaraliselt määratletava olemuse tõttu kognitiivsete raadiorakenduste jaoks IF-i käigu pealt lihtne muuta, kus blokeerivaid signaale saab nende tuvastamisel vältida. AD9371 hõlpsasti reguleeritav ribalaius vahemikus 8 MHz kuni 100 MHz võimaldab veelgi vältida häireid huvipakkuva signaali lähedal. Kõrge IF-arhitektuuri kõrge integratsioonitasemega saame tulemuseks vastuvõtja signaaliahela, mis võtab umbes 50% samaväärse superheterodüüni jaoks vajalikust ruumist, vähendades samal ajal energiatarbimist 30%. Lisaks on kõrge IF -arhitektuur paindlikum vastuvõtja kui superheterodüüni arhitektuur. See arhitektuur võimaldab madalate SWaP -turgude jaoks, kus soovitakse väikest suurust ilma jõudluse kadumiseta. Vastuvõtja sageduse planeerimine kõrge IF arhitektuuriga Üks kõrge IF arhitektuuri eeliseid on võimalus häälestada IF. See võib olla eriti kasulik, kui proovite luua sagedusplaani, mis väldib segavaid tõuke. Kui vastuvõetud signaal seguneb LO -ga segistis ja tekitab m × n stiimuli, mis ei ole IF -sagedusalas soovitud toon, võib tulemuseks olla häiriv stimulatsioon. Mikser genereerib väljundsignaale ja kannustab vastavalt võrrandile m × RF ± n × LO, kus m ja n on täisarvud. Vastuvõetud signaal tekitab m × n stiimuli, mis võib langeda IF -sagedusalale ja teatud juhtudel võib soovitud toon põhjustada teatud sagedusel ülemineku. Näiteks kui jälgime süsteemi, mis on kavandatud vastu võtma 12 GHz kuni 16 GHz koos IF sagedusega 5.1 GHz, nagu joonisel 7, võib m × n pildisagedused, mis põhjustavad stiimuli ribas, leida järgmise võrrandiga : 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;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='Joonis 7'& 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;gt; Joonis 7. 12 GHz kuni 16 GHz vastuvõtja ja saatja kõrge IF arhitektuur. Selles võrrandis on RF mikseri sisendis olevad RF -sagedused, mis põhjustavad tooni IF -s langemise. Kasutame illustreerimiseks näidet. Kui vastuvõtja on häälestatud 13 GHz, tähendab see, et LO sagedus on 18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz). Ühendades need väärtused eelmise võrrandiga ja lastes m ja n olla vahemikus 0 kuni 3, saame RF jaoks järgmise võrrandi: Tulemused on järgmises tabelis: Tabel 1. M x N Kõrvalkiirgus Tabel 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 Tabeli esimene rida/neljas veerg näitab soovitud 13 GHz signaali, mis tuleneb mikseris olevast 1 × 1 tootest. Viiendas veerus/neljandas reas ja kaheksandas veerus/kolmandas reas on potentsiaalselt problemaatilised sagedusribasisesed sagedused, mis võivad esineda ribas. Näiteks 15.55 GHz signaal on soovitud vahemikus 12 GHz kuni 16 GHz. Toon sagedusel 15.55 GHz seguneb LO -ga, et tekitada 5.1 GHz toon (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz). Teised read (2, 3, 4, 6, 7 ja 9) võivad samuti probleeme tekitada, kuid kuna need on ribast väljas, saab neid filtreerida sisendribalaiuse filtri abil. Spurdi tase sõltub mitmest tegurist. Peamine tegur on segisti jõudlus. Kuna mikser on oma olemuselt mittelineaarne seade, tekib selles osas palju harmoonilisi. Sõltuvalt sellest, kui hästi segisti sees olevad dioodid on sobitatud ja mikser on valefunktsiooni jaoks optimeeritud, määratakse väljundi tasemed. Tavaliselt on andmelehele lisatud segisti spurdiagramm ja see võib aidata nende tasemete määramisel. HMC2ALC773B jaoks on tabelis 3 toodud segisti ergutustabeli näide. Diagramm määrab kannuste dBc taseme soovitud 1 × 1 tooni suhtes. Tabel 2. Mixer Kannuses Chart HMC773ALC3B nx LO 0 1 2 3 4 5 m X 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 Selle ergutustabeli abil saame koos tabelis 1 tehtud analüüsi laiendiga luua täieliku pildi sellest, millised m × n kujutise toonid võivad meie vastuvõtjat häirida. mis tasemel. Arvutustabeli saab luua joonisel 8 näidatud väljundiga sarnase väljundiga.       &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;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/figure8.png?w=435 ' alt='Joonis 8'& 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;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;gt; Joonis 8. m × n kujutised 12 GHz kuni 16 GHz vastuvõtja jaoks. Joonisel 8 näitab sinine osa soovitud ribalaiust. Jooned näitavad erinevaid m × n pilte ja nende taset. Sellelt diagrammilt on lihtne näha, milliseid filtreerimisnõudeid on segaja nõuete täitmiseks enne mikserit vaja. Sel juhul on mitu kujutist, mis langevad ribadesse ja mida ei saa filtreerida. Nüüd vaatame, kuidas kõrge IF -arhitektuuri paindlikkus võimaldab meil mõningaid neid stiimuleid ümber teha, mida superheterodüüni arhitektuur ei võimalda. Häirete vältimine vastuvõtja režiimis Joonisel 9 olev diagramm näitab sarnast sagedusplaani, mis jääb vahemikku 8 GHz kuni 12 GHz, vaikimisi IF -ga 5.1 GHz. See diagramm annab segisti kannustele erineva vaate, näidates kesksageduse sagedust vs. m × n kujutise sagedus, erinevalt stimuleerimise tasemest, nagu varem näidatud. Selle diagrammi paksus kirjas diagonaaljoon 1: 1 näitab soovitud 1 × 1 kannust. Teised jooned graafikul tähistavad m × n pilti. Selle joonise vasakul küljel on kujutis, millel puudub IF -häälestamisel paindlikkus. IF on sel juhul fikseeritud 5.1 GHz. 10.2 GHz häälesagedusega ületab 2 × 1 kujutise soovitud signaali. See tähendab, et kui olete häälestatud sagedusele 10.2 GHz, on suur tõenäosus, et läheduses olev signaal võib huvipakkuva signaali vastuvõtu blokeerida. Õige graafik näitab sellele probleemile lahendust paindliku IF -häälestusega. Sel juhul lülitub IF 5.1 GHz -lt 4.1 GHz -le 9.2 GHz lähedal. See hoiab ära ülemineku tekkimise.       &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;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/figure9.png?w=435 ' alt='Joonis 9'& 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;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;gt; Joonis 9. m × n crossover kannus ilma IF paindlikkuseta (üleval) ja vältides ristumist IF häälestusega (all). See on lihtsalt näide sellest, kuidas suure IF-arhitektuuriga saab vältida signaalide blokeerimist. Kui see on ühendatud intelligentsete algoritmidega häirete määramiseks ja uute potentsiaalsete IF -sageduste arvutamiseks, on vastuvõtja valmistamiseks palju võimalusi, mis suudavad kohaneda mis tahes spektrikeskkonnaga. See on sama lihtne, kui määrata sobiv IF teatud vahemikus (tavaliselt 3 GHz kuni 6 GHz), seejärel arvutada ja programmeerida LO selle sageduse alusel. Saatja sageduse planeerimine kõrge IF-arhitektuuriga Nagu ka vastuvõtusageduse planeerimise puhul, on võimalik kasutada ära kõrge IF-arhitektuuri paindlikkust, et parandada saatja ebaõiget jõudlust. Vastuvõtja poolel on sageduse sisu mõnevõrra ettearvamatu. Edastamise poolel on saatja väljundis valesti lihtsam ennustada. Seda RF -sisu saab ennustada järgmise võrrandiga: Kui IF on eelnevalt määratletud ja määratud AD9371 häälestussagedusega, määratakse LO soovitud väljundsagedusega. Saatja poolel saab luua sarnase mikserkaardi, nagu seda tehti vastuvõtja kanali jaoks. Näide on näidatud joonisel 10. Selles diagrammis on suurimad kannused kujutis ja LO sagedused, mida saab pärast mikserit ribalaiuse filtriga soovitud tasemeni välja filtreerida. FDD-süsteemides, kus vale väljund võib läheduses asuva vastuvõtja tundlikuks muuta, võivad ribasisesed kannused olla problemaatilised ja siin võib IF-häälestuse paindlikkus kasuks tulla. Joonise 10 näites, kui kasutatakse 5.1 GHz staatilist IF-i, tekib saatja väljundis ristmik, mis on ligikaudu 15.2 GHz. Reguleerides IF-i sagedusele 4.3 GHz häälestussagedusel 14 GHz, saab vältida üleminekut. Seda on kujutatud joonisel 11.       &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;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/figure10.png?w=435 ' alt='Joonis 10'& 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;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;gt; Joonis 10. Väljund vale ilma filtreerimiseta.       &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;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/figure11.png?w=435 ' alt='Joonis 11'& 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;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;gt; Joonis 11. Staatiline IF põhjustab ristumist (üleval), IF -häälestus ristkäigu vältimiseks (all). Disaini näide – lairiba FDD-süsteem Et näidata selle arhitektuuriga saavutatavat jõudlust, ehitati vastuvõtja ja saatja FDD-süsteemi prototüüp koos müügilolevate analoogseadmete komponentidega ning konfigureeriti 12 GHz kuni 16 GHz tööks vastuvõturibas. ja 8 GHz kuni 12 GHz töö edastusribas. Toimivusandmete kogumiseks kasutati IF 5.1 GHz. LO määrati vastuvõtukanali jaoks vahemikku 17.1 GHz kuni 21.1 GHz ja edastuskanali jaoks 13.1 GHz kuni 17.1 GHz. Prototüübi plokkskeem on näidatud joonisel 12. Sellel skeemil on X ja Ku muunduri plaat näidatud vasakul ning AD9371 hindamiskaart paremal.       &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;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/figure12.png?w=435 ' alt='Joonis 12'& 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;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;gt; Joonis 12. X- ja Ku-riba vastuvõtja ja saatja FDD prototüübisüsteemi plokkskeem. Võimenduse, müra näitaja ja IIP3 andmed koguti vastuvõtva allamuunduriga ja on näidatud joonisel 13 (ülemine). Üldiselt oli võimendus ~ 20 dB, NF ~ 6 dB ja IIP3 ~ -2 dBm. Täiendava võimenduse nivelleerimise võib saavutada ekvalaiseri abil või võimenduse kalibreerimise, kasutades AD9371 muutuvat summutajat.       &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;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/figure13.png?w=435 ' alt='Joonis 13'& 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;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;gt; Joonis 13. Ku-band vastuvõtja andmed (üleval), X-band saatja andmed (all). Mõõdeti ka edastuskonverterit, mis registreeris selle võimenduse, 0 P1dB ja OIP3. Need andmed on joonistatud joonisel 13 (all). Võimendus on ~27 dB, P1 dB ~22 dBm ja OIP3 ~32 dBm. Kui see plaat on ühendatud integreeritud transiiveriga, on vastuvõtmise ja edastamise üldised spetsifikatsioonid sellised, nagu on näidatud tabelis 3. Tabel 3. Süsteemi üldise jõudluse tabel Rx, 12 GHz kuni 16 GHz Tx, 8 GHz kuni 12 GHz Gain 36 dB väljundvõimsus 23 dBm müra ) –6.8 dBm OP132dB 3 dBm Ribasisene m × n –3 dBc Ribasisesed kannused –3 dBc Võimsus 31 W Võimsus 33 W Üldiselt on vastuvõtja jõudlus kooskõlas superheterodüüni arhitektuuriga, samas kui võimsus on oluliselt vähenenud . Samaväärne superheterodüüni konstruktsioon tarbiks vastuvõtja ahelas rohkem kui 5 W. Lisaks valmistati prototüüpplaat suuruse vähendamiseks prioriteedita. Nõuetekohaste PCB paigutustehnikate ja AD9371 integreerimisega samale PCB-le nagu allamuundur, võib seda arhitektuuri kasutava lahenduse üldsuurust koondada vaid 4–6 ruuttollile. See näitab märkimisväärset suuruse kokkuhoidu võrreldes samaväärse superheterodüüni lahendusega, mis oleks lähemal 8–10 ruuttollile.

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri