X un Ku joslas mazo formu faktora radio dizains

Daudzām kosmosa un aizsardzības elektronikas sistēmām satcom, radara un EW/SIGINT laukos jau sen ir nepieciešama piekļuve daļai vai visām X un Ku frekvenču joslām. Tā kā šīs lietojumprogrammas tiek pārvietotas uz pārnēsājamākām platformām, piemēram, bezpilota lidaparātiem (UAV) un rokas radioaparātiem, ir svarīgi izstrādāt jaunus mazas formas faktorus, mazjaudas radio konstrukcijas, kas darbojas X un Ku diapazonā, vienlaikus saglabājot ļoti augstu sniegumu. Šajā rakstā ir izklāstīta jauna augstas frekvences IF arhitektūra, kas krasi samazina gan uztvērēja, gan raidītāja izmēru, svaru, jaudu un izmaksas, neietekmējot sistēmas specifikācijas. Rezultātā iegūtā platforma ir arī modulārāka, elastīgāka un programmatūras definētāka nekā esošie radio dizaini. Ievads Pēdējos gados arvien vairāk tiek mēģināts panākt plašāku joslas platumu, augstāku veiktspēju un mazāku jaudu RF sistēmās, vienlaikus palielinot frekvenču diapazonu un samazinot izmēru. Šī tendence ir veicinājusi tehnoloģiju uzlabojumus, kas ļāvuši vairāk integrēt RF komponentus, nekā tas bija redzams iepriekš. Šo tendenci virza daudzi autovadītāji. Satcom sistēmas redz vēlamo datu pārraides ātrumu līdz 4 Gbps, lai atbalstītu terabaitu savākto datu pārsūtīšanu un saņemšanu dienā. Šī prasība liek sistēmām darboties Ku- un Ka joslā, jo šajās frekvencēs ir vieglāk sasniegt plašāku joslas platumu un lielāku datu pārraides ātrumu. Šis pieprasījums nozīmē lielāku kanālu blīvumu un lielāku kanāla joslas platumu. Vēl viena pieaugošu veiktspējas prasību joma ir EW un signālu izlūkošana. Šādu sistēmu skenēšanas ātrums palielinās, radot nepieciešamību pēc sistēmām, kurām ir ātra noskaņošanas PLL un plašs joslas platuma pārklājums. Virzība uz mazāku izmēru, svaru un jaudu (SWaP) un vairāk integrētām sistēmām izriet no vēlmes darbināt rokas ierīces uz lauka, kā arī palielināt kanālu blīvumu lielās fiksētās atrašanās vietas sistēmās. Pakāpenisko masīvu attīstību veicina arī turpmāka RF sistēmu integrācija vienā mikroshēmā. Tā kā integrācija nospiež raiduztvērējus arvien mazākus, tas ļauj katram antenas elementam izveidot savu uztvērēju, kas savukārt ļauj pāriet no analogās staru formēšanas uz digitālo staru formēšanu. Digitālā staru formēšana nodrošina iespēju vienlaikus izsekot vairākiem stariem no viena masīva. Fāzēto masīvu sistēmām ir neskaitāmas lietojumprogrammas neatkarīgi no tā, vai tās ir paredzētas laika apstākļu radariem, EW lietojumprogrammām vai vērstiem sakariem. Daudzās no šīm lietojumprogrammām virzība uz augstākām frekvencēm ir neizbēgama, jo signālu vide zemākās frekvencēs kļūst pārslogotāka. Šajā rakstā šīs problēmas tiek risinātas, izmantojot ļoti integrētu arhitektūru, kuras pamatā ir AD9371 uztvērējs kā IF uztvērējs un raidītājs, ļaujot noņemt visu IF posmu un ar to saistītās sastāvdaļas. Iekļauts tradicionālo sistēmu un šīs piedāvātās arhitektūras salīdzinājums, kā arī piemēri, kā šo arhitektūru var īstenot, izmantojot tipisku projektēšanas procesu. Konkrēti, integrēta raiduztvērēja izmantošana ļauj veikt dažas uzlabotas frekvenču plānošanas iespējas, kas nav pieejamas standarta superheterodīna stila raiduztvērējā. Pārskats par superheterodīna arhitektūru Superheterodīna arhitektūra ir bijusi arhitektūras izvēle daudzus gadus, pateicoties augstajai veiktspējai, ko var sasniegt. Superheterodīna uztvērēja arhitektūra parasti sastāv no viena vai diviem sajaukšanas posmiem, kas tiek ievadīti analogā-digitālā pārveidotājā (ADC). Tipisku superheterodīna uztvērēja arhitektūru var redzēt 1. attēlā.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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 = '1. attēls' & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; am; pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 1. attēls. Tradicionālie X un Ku joslas superheterodīni saņem un pārraida signālu ķēdes. Pirmā pārveidošanas posma augšupvērstie vai pazeminātie pārveidotāji ievada RF frekvences ārpus frekvenču joslas. Pirmā IF frekvence (starpfrekvence) ir atkarīga no frekvences un stimulēšanas plānojuma, kā arī no maisītāja veiktspējas un RF priekšgala pieejamajiem filtriem. Pēc tam pirmais IF tiek pārvērsts zemākā frekvencē, ko ADC var digitalizēt. Lai gan ADC ir guvuši iespaidīgus panākumus, apstrādājot lielāku joslas platumu, optimālākai veiktspējai to augšējā robeža šodien ir aptuveni 2 GHz. Pie augstākām ievades frekvencēm ir kompromisi attiecībā pret veiktspēju pret. ieejas frekvence, kas jāņem vērā, kā arī fakts, ka lielākam ievades ātrumam ir nepieciešams lielāks pulksteņa ātrums, kas palielina jaudu. Papildus maisītājiem ir filtri, pastiprinātāji un pakāpienu vājinātāji. Filtrēšanu izmanto, lai noraidītu nevēlamus ārpus joslas (OOB) signālus. Ja tie nav atzīmēti, šie signāli var radīt viltus signālu, kas nokrīt virs vēlamā signāla, apgrūtinot vai neiespējami demodulēt. Pastiprinātāji nosaka sistēmas trokšņa rādītāju un pastiprinājumu, nodrošinot adekvātu jutību mazu signālu uztveršanai, vienlaikus nenodrošinot tik daudz, lai ADC pārsātinātu. Vēl viena lieta, kas jāņem vērā, ir tāda, ka šai arhitektūrai bieži ir nepieciešami virsmas akustisko viļņu (SAW) filtri, lai tie atbilstu stingrajām filtrēšanas prasībām attiecībā uz antialiasing ADC. Izmantojot SAW filtrus, tiek panākts straujš rullītis, kas atbilst šīm prasībām. Tomēr tiek ieviesta arī ievērojama kavēšanās, kā arī viļņošanās. Superheterodīna uztvērēja frekvenču plāna piemērs X joslai ir parādīts 2. attēlā. Šajā uztvērējā ir vēlams uztvert no 8 GHz līdz 12 GHz ar 200 MHz joslas platumu. Vēlamais spektrs sajaucas ar noskaņojamu vietējo oscilatoru (LO), lai radītu IF pie 5.4 GHz. Pēc tam 5.4 GHz IF sajaucas ar 5 GHz LO, lai iegūtu pēdējo 400 MHz IF. Galīgais IF svārstās no 300 MHz līdz 500 MHz, kas ir frekvenču diapazons, kurā daudzi ADC var darboties labi.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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 = '2. attēls' & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; am; pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 2. attēls. Frekvenču plāna paraugs X joslas uztvērējam. Uztvērēja specifikācijas-kas ir svarīgs Papildus labi zināmajam pastiprinājumam, trokšņa rādītājam un trešās kārtas pārtveršanas punkta specifikācijām, dažas tipiskas specifikācijas, kas ietekmē frekvenču plānošanu jebkurai uztvērēja arhitektūrai, ietver attēla noraidīšanu, IF noraidīšanu, paša ģenerētu viltus un LO starojumu. Attēlu stimulēšana - RF ārpus interesējošās joslas, kas sajaucas ar LO, lai radītu signālu IF. IF stimuli - RF ar IF frekvenci, kas izlaužas caur filtrēšanu pirms maisītāja un parādās kā signāls IF. LO starojums - RF no LO, kas izplūst uz uztvērēja ķēdes ieejas savienotāju. LO starojums dod iespēju tikt atklātam pat tad, ja tiek veikta tikai uztveršana (sk. 3. attēlu).       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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- lapas/tehniski raksti/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure3.png? w = 435 'alt =' 3. attēls '& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 3. attēls. LO starojums izplūst atpakaļ caur priekšpusi. Paši ģenerēts viltus - stimuls IF, kas rodas pulksteņu vai vietējo oscilatoru sajaukšanas rezultātā uztvērējā. Attēlu noraidīšanas specifikācijas attiecas gan uz pirmo, gan otro sajaukšanas posmu. Tipiskā X un Ku joslas pielietojumā pirmais sajaukšanas posms var būt koncentrēts ap augstu IF diapazonā no 5 GHz līdz 10 GHz. Šeit ir vēlams augsts IF, jo attēls ir Ftune + 2 × IF, kā parādīts 4. attēlā. Tātad, jo augstāks IF, jo tālāk attēls samazināsies. Šī attēla josla ir jānoraida pirms pirmā miksera nospiešanas, pretējā gadījumā šajā diapazonā esošā enerģija pirmajā IF parādīsies kā nepatiesa. Tas ir viens no galvenajiem iemesliem, kāpēc parasti tiek izmantoti divi sajaukšanas posmi. Ja būtu viens sajaukšanas posms ar IF simtos MHz, attēla frekvenci uztvērēja priekšpusē būtu ļoti grūti noraidīt.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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/lv/galvenās lapas/tehniskie raksti/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure4.png? w = 435 'alt =' 4. attēls '& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 4. attēls. Attēli sajaucas IF. Pārveidojot pirmo IF uz otro IF, pastāv arī attēla josla otrajam mikserim. Tā kā otrais IF ir zemāks frekvencē (no dažiem simtiem MHz līdz 2 GHz), pirmā IF filtra filtrēšanas prasības var ievērojami atšķirties. Tipiskam lietojumam, kur otrais IF ir daži simti MHz, filtrēšana var būt ļoti sarežģīta, izmantojot pirmo frekvenci IF, kam nepieciešami lieli pielāgoti filtri. Tas bieži vien var būt visgrūtāk izstrādātais filtrs sistēmā augstās frekvences un parasti šauru noraidīšanas prasību dēļ. Papildus attēla noraidīšanai agresīvi jāfiltrē LO jaudas līmeņi, kas atgriežas no maisītāja uz uztveršanas ieejas savienotāju. Tas nodrošina, ka izstarotās jaudas dēļ lietotāju nevar noteikt. Lai to paveiktu, LO jānovieto krietni ārpus RF caurlaides joslas, lai nodrošinātu atbilstošu filtrēšanu. Iepazīstinām ar High IF arhitektūru Jaunākajā integrēto raiduztvērēju piedāvājumā ietilpst AD9371, 300 MHz līdz 6 GHz tiešās konversijas uztvērējs ar diviem uztveršanas un diviem raidīšanas kanāliem. Saņemšanas un pārraides joslas platums ir regulējams no 8 MHz līdz 100 MHz, un to var konfigurēt frekvenču dalīšanas dupleksa (FDD) vai laika dalīšanas dupleksa (TDD) darbībai. Daļa ir ievietota 12 mm2 iepakojumā un patērē ~ 3 W enerģijas TDD režīmā vai ~ 5 W FDD režīmā. Uzlabojot kvadrātisko kļūdu labošanas (QEC) kalibrēšanu, tiek panākts attēla noraidījums no 75 dB līdz 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; amp; amp; amp; amps 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/lv/galvenās lapas/tehniskie raksti/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure5.png? w = 435 'alt =' 5. attēls '& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 5. attēls. AD9371 tiešās pārveidošanas raiduztvērēja blokshēma. Integrēto raiduztvērēju IC veiktspējas uzlabošana ir pavērusi jaunu iespēju. AD9371 ietver otro maisītāju, otro IF filtrēšanu un pastiprināšanu, un mainīgu vājinājumu ADC, kā arī digitālo filtrēšanu un signālu ķēdes decimāciju. Šajā arhitektūrā AD9371, kura noregulēšanas diapazons ir no 300 MHz līdz 6 GHz, var noregulēt uz frekvenci no 3 GHz līdz 6 GHz un tieši uztvert pirmo IF (sk. 6. attēlu). Ar pastiprinājumu 16 dB, NF 19 dB un OIP3 40 dBm pie 5.5 GHz, AD9371 ir ideāli norādīts kā IF uztvērējs.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='6. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 6. attēls. X vai Ku joslas raiduztvērējs ar AD9371 kā IF uztvērēju. Izmantojot integrēto raiduztvērēju kā IF uztvērēju, vairs nav jāuztraucas par attēlu caur otro mikseri, kā tas ir superheterodīna uztvērēja gadījumā. Tas var ievērojami samazināt filtrēšanu, kas nepieciešama pirmajā IF joslā. Tomēr joprojām ir jāfiltrē, lai ņemtu vērā otrās kārtas efektus raiduztvērējā. Pirmajai IF joslai tagad vajadzētu nodrošināt filtrēšanu divas reizes pirmajā IF frekvencē, lai novērstu šos efektus - tas ir daudz vienkāršāks uzdevums nekā otrā attēla un otrā LO filtrēšana, kas var būt pat vairāki simti MHz. Šīs filtrēšanas prasības parasti var risināt ar zemām izmaksām un nelieliem LTCC filtriem. Šis dizains nodrošina arī augstu sistēmas elastību, un to var viegli atkārtoti izmantot dažādiem lietojumiem. Viens no veidiem, kā nodrošināt elastību, ir IF frekvenču izvēle. Vispārējs īkšķis IF izvēlei ir ievietot to diapazonā, kas ir no 1 GHz līdz 2 GHz augstāks par vēlamo spektra joslas platumu, izmantojot priekšējās daļas filtrēšanu. Piemēram, ja dizainers caur priekšējā gala filtru vēlas 4 GHz spektra joslas platumu no 17 GHz līdz 21 GHz, IF var novietot 5 GHz frekvencē (1 GHz virs vēlamā joslas platuma 4 GHz). Tas ļauj veikt filtrēšanu priekšpusē. Ja ir nepieciešams tikai 2 GHz joslas platums, var izmantot 3 GHz IF. Turklāt, ņemot vērā AD9371 programmatūras definējamo raksturu, IF ir viegli nomainīt kognitīvām radio lietojumprogrammām, kur var izvairīties no bloķējošiem signāliem to noteikšanas laikā. Viegli regulējamais AD9371 joslas platums no 8 MHz līdz 100 MHz vēl vairāk ļauj izvairīties no traucējumiem interesējošā signāla tuvumā. Pateicoties augstajam integrācijas līmenim augstajā IF arhitektūrā, mēs iegūstam uztvērēja signāla ķēdi, kas aizņem aptuveni 50% no vietas, kas nepieciešama līdzvērtīgam superheterodīnam, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu par 30%. Turklāt augstā IF arhitektūra ir elastīgāks uztvērējs nekā superheterodīna arhitektūra. Šī arhitektūra nodrošina zemu SWaP tirgu, kur vēlams mazs izmērs, nezaudējot veiktspēju. Uztvērēja frekvenču plānošana ar augstu IF arhitektūru Viena no augstas IF arhitektūras priekšrocībām ir iespēja noregulēt IF. Tas var būt īpaši izdevīgi, mēģinot izveidot frekvenču plānu, lai izvairītos no jebkādiem traucējumiem. Var rasties traucējošs impulss, ja saņemtais signāls sajaucas ar LO maisītājā un rada m × n stimulu, kas nav vēlamais tonis IF joslā. Mikseris ģenerē izejas signālus un stimulē saskaņā ar vienādojumu m × RF ± n × LO, kur m un n ir veseli skaitļi. Saņemtais signāls rada m × n stimulu, kas var nokrist IF joslā, un noteiktos gadījumos vēlamais tonis var izraisīt krustošanās ierosmi noteiktā frekvencē. Piemēram, ja mēs novērojam sistēmu, kas paredzēta uztveršanai no 12 GHz līdz 16 GHz ar IF pie 5.1 GHz, kā parādīts 7. attēlā, m × n attēla frekvences, kas izraisa stimulu parādīties joslā, var atrast ar šādu vienādojumu : & amp; amp; amp; amps ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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 =' 7. attēls & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp ; amp; amp; amp; amp; amp; 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; 7. attēls. 12 GHz līdz 16 GHz uztvērēja un raidītāja augsta IF arhitektūra. Šajā vienādojumā RF ir RF frekvences maisītāja ieejā, kas izraisa signāla samazināšanos IF. Ilustrācijai izmantosim piemēru. Ja uztvērējs ir noregulēts uz 13 GHz, tas nozīmē, ka LO frekvence ir 18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz). Pievienojot šīs vērtības iepriekšējā vienādojumā un ļaujot m un n diapazonā no 0 līdz 3, mēs iegūstam šādu RF vienādojumu: Rezultāti ir šajā tabulā: 1. tabula. M × N blakuskomponentēm tabula 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 Tabulā pirmā rinda/ceturtā kolonna parāda vēlamo 13 GHz signālu, kas ir 1 × 1 produkta rezultāts maisītājā. Piektajā kolonnā/ceturtajā rindā un astotajā kolonnā/trešajā rindā ir redzamas potenciāli problemātiskas joslas frekvences, kas var parādīties joslā. Piemēram, 15.55 GHz signāls ir vēlamajā diapazonā no 12 GHz līdz 16 GHz. Ievades signāls ar 15.55 GHz sajaucas ar LO, lai radītu 5.1 GHz signālu (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz). Pārējās rindas (2, 3, 4, 6, 7 un 9) arī var radīt problēmas, taču, tā kā tās atrodas ārpus joslas, tās var filtrēt, izmantojot ieejas joslas caurlaides filtru. Sprauslas līmenis ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Galvenais faktors ir maisītāja veiktspēja. Tā kā maisītājs pēc būtības ir nelineāra ierīce, detaļā tiek radītas daudzas harmonikas. Atkarībā no tā, cik labi ir sajauktas maisītāja iekšpusē esošās diodes un cik labi maisītājs ir optimizēts viltus darbībai, tiks noteikti izejas līmeņi. Maisītāja stimulu diagramma parasti ir iekļauta datu lapā, un tā var palīdzēt noteikt šos līmeņus. Miksera stimulēšanas diagrammas piemērs ir parādīts HMC2ALC773B 3. tabulā. Diagrammā norādīts pieturas dBc līmenis attiecībā pret vēlamo 1 × 1 toni. Tabula 2. Maisītāja pieplūdes diagramma 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 Izmantojot šo stimulēšanas diagrammu, kā arī 1. tabulā veiktās analīzes paplašinājumu, mēs varam radīt pilnīgu priekšstatu par to, kādi m × n attēla toņi var traucēt mūsu uztvērējam. kāds līmenis. Izklājlapu var ģenerēt ar izvadi, kas ir līdzīga tai, kas parādīta 8. attēlā.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='8. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 8. attēls. m × n attēli 12 GHz līdz 16 GHz uztvērējam. 8. attēlā zilā daļa parāda vēlamo joslas platumu. Līnijas parāda dažādus m × n attēlus un to līmeņus. No šīs diagrammas ir viegli redzēt, kādas filtrēšanas prasības ir vajadzīgas pirms maisītāja, lai izpildītu traucētāju prasības. Šajā gadījumā ir vairāki attēla stimulācijas elementi, kas ietilpst joslā un kurus nevar filtrēt. Tagad mēs apskatīsim, kā augstas IF arhitektūras elastība ļauj mums apiet dažus no šiem stimuliem, ko superheterodīna arhitektūra nevar atļauties. Izvairīšanās no traucējumiem uztvērēja režīmā 9. attēlā redzamā diagramma parāda līdzīgu frekvenču plānu, kas svārstās no 8 GHz līdz 12 GHz, ar noklusējuma IF 5.1 GHz. Šī diagramma sniedz atšķirīgu skatu uz maisītāja pievadiem, parādot centra melodijas frekvenci pret m × n attēla biežums, atšķirībā no stimulēšanas līmeņa, kā parādīts iepriekš. Šīs diagrammas treknrakstā 1: 1 diagonālā līnija parāda vēlamo 1 × 1 pieskārienu. Pārējās diagrammas līnijas attēlo m × n attēlus. Šī attēla kreisajā pusē ir attēls bez elastības IF noregulēšanā. Šajā gadījumā IF ir fiksēts 5.1 GHz. Ar melodijas frekvenci 10.2 GHz 2 × 1 attēla stimulēšana šķērso vēlamo signālu. Tas nozīmē, ka, ja esat noregulējis uz 10.2 GHz, pastāv liela iespēja, ka tuvumā esošs signāls var bloķēt interesējošā signāla uztveršanu. Pareizais grafiks parāda šīs problēmas risinājumu ar elastīgu IF regulēšanu. Šajā gadījumā IF pārslēdzas no 5.1 GHz uz 4.1 GHz 9.2 GHz tuvumā. Tas novērš krustošanās stimula rašanos.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='9. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 9. attēls. m × n pārejas stimuls bez IF elastības (augšpusē) un izvairīšanās no krustojuma ar IF regulēšanu (apakšā). Šis ir tikai vienkāršs piemērs tam, kā ar augstas IF arhitektūras palīdzību var izvairīties no signālu bloķēšanas. Kopā ar inteliģentiem algoritmiem, lai noteiktu traucējumus un aprēķinātu jaunas potenciālās IF frekvences, ir daudz iespēju, kā izveidot uztvērēju, kas var pielāgoties jebkurai spektrālajai videi. Tas ir tik vienkārši, kā noteikt piemērotu IF noteiktā diapazonā (parasti no 3 GHz līdz 6 GHz), pēc tam pārrēķināt un programmēt LO, pamatojoties uz šo frekvenci. Raidītāja frekvences plānošana ar augstu IF arhitektūru Tāpat kā uztveršanas frekvences plānošanā, ir iespējams izmantot augstas IF arhitektūras elastīgās īpašības, lai uzlabotu raidītāja viltus veiktspēju. Tā kā uztvērēja pusē frekvenču saturs ir nedaudz neparedzams. Raidīšanas pusē ir vieglāk paredzēt viltus uz raidītāja izeju. Šo RF saturu var paredzēt ar šādu vienādojumu: Ja IF ​​ir iepriekš definēts un noteikts pēc AD9371 regulēšanas frekvences, LO nosaka pēc vēlamās izejas frekvences. Raidīšanas pusē var izveidot līdzīgu maisītāju diagrammu, kāda tika veikta uztvērēja kanālam. Piemērs ir parādīts 10. attēlā. Šajā diagrammā lielākie stimuli ir attēls un LO frekvences, kuras var izfiltrēt vēlamajā līmenī ar joslas caurlaidības filtru pēc maisītāja. FDD sistēmās, kurās viltus izvade var mazināt tuvumā esoša uztvērēja jutīgumu, joslas stimulēšana var būt problemātiska, un tieši šeit var noderēt IF regulēšanas elastība. Piemērā no 10. attēla, ja tiek izmantots statisks IF 5.1 GHz, raidītāja izejā būs krustošanās stimuls, kas būs tuvu 15.2 GHz. Pielāgojot IF līdz 4.3 GHz ar 14 GHz melodijas frekvenci, var izvairīties no krustošanās ierosmes. Tas ir attēlots 11. attēlā.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='10. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 10. attēls. Izeja neīsta bez filtrēšanas.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='11. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 11. attēls. Statisks IF izraisa krustošanās stimulu (augšpusē), IF noregulēšana, lai izvairītos no krustošanās ierosmes (apakšā). Dizaina piemērs — platjoslas FDD sistēma Lai parādītu veiktspēju, ko var sasniegt ar šo arhitektūru, tika izveidots uztvērēja un raidītāja FDD sistēmas prototips ar jau nopērkamiem analogo ierīču komponentiem un konfigurēta darbībai no 12 GHz līdz 16 GHz uztveršanas joslā, un 8 GHz līdz 12 GHz darbība pārraides joslā. Lai apkopotu veiktspējas datus, tika izmantots IF 5.1 GHz. LO uztveršanas kanālam tika iestatīts diapazons no 17.1 GHz līdz 21.1 GHz un raidīšanas kanālam no 13.1 GHz līdz 17.1 GHz. Prototipa blokshēma ir parādīta 12. attēlā. Šajā diagrammā X un Ku pārveidotāja plāksne ir parādīta kreisajā pusē, un AD9371 novērtējuma karte ir parādīta labajā pusē.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='12. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 12. attēls. Blokshēma X un Ku joslas uztvērēja un raidītāja FDD prototipa sistēmai. Gain, trokšņa skaitlis un IIP3 dati tika savākti uz uztveršanas lejupvērstu pārveidotāju un ir parādīti 13. attēlā (augšā). Kopumā pastiprinājums bija ~ 20 dB, NF bija ~ 6 dB, un IIP3 bija ~ –2 dBm. Papildu pastiprinājuma izlīdzināšanu var veikt, izmantojot ekvalaizeru, vai pastiprinājuma kalibrēšanu, izmantojot mainīgo vājinātāju AD9371.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps 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='13. attēls'& amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amps pastiprinātājs amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; gt; 13. attēls. Ku joslas uztvērēja dati (augšpusē), X joslas raidītāja dati (apakšā). Tika izmērīts arī pārraides augšupvērstais pārveidotājs, reģistrējot tā pastiprinājumu, 0 P1dB un OIP3. Šie dati ir attēloti biežumā 13. attēlā (apakšā). Pastiprinājums ir ~ 27 dB, P1 dB ~ 22 dBm un OIP3 ~ 32 dBm. Ja šī plate ir savienota ar integrēto uztvērēju, uztveršanas un pārraides vispārējās specifikācijas ir parādītas 3. tabulā. Tabula 3. Sistēmas kopējās veiktspējas tabula Rx, 12 GHz līdz 16 GHz Tx, 8 GHz līdz 12 GHz Pastiprinājums 36 dB Izejas jauda 23 dBm Troksnis ) –6.8 dBm OP132dB 3 dBm joslā m × n –3 dBc joslas pievadi –3 dBc Jauda 31 W Jauda 33 W Kopumā uztvērēja veiktspēja atbilst superheterodīna arhitektūrai, bet jauda ir ievērojami samazināta . Līdzvērtīgs superheterodīna dizains uztvērēja ķēdei patērētu vairāk nekā 5 W. Turklāt prototipa dēlis tika izgatavots bez prioritātes, lai samazinātu izmēru. Izmantojot pareizas PCB izkārtojuma metodes, kā arī integrējot AD9371 tajā pašā PCB, kurā ir lejupvērstais pārveidotājs, risinājuma kopējais izmērs, izmantojot šo arhitektūru, varētu tikt saīsināts līdz tikai 4 līdz 6 kvadrātcollas. Tas parāda ievērojamus ietaupījumus salīdzinājumā ar līdzvērtīgu superheterodīna šķīdumu, kas būtu tuvāk 8 līdz 10 kvadrātcollas.

Atstāj ziņu 

Message saraksts