X- en Ku-Band Small Form Factor Radio-ontwerp

Baie lugvaart- en verdedigingselektronikastelsels in die satcom-, radar- en EW/SIGINT-velde het lankal toegang tot 'n gedeelte, of al, van die X- en Ku-frekwensiebande vereis. Aangesien hierdie toepassings na meer draagbare platforms soos onbemande vliegtuie (UAV's) en handradio's oorgaan, is dit van kritieke belang om nuwe klein vormfaktore, lae -krag radioontwerpe wat in die X- en Ku -bande werk, te ontwikkel, terwyl dit steeds 'n baie hoë vlak van optrede. Hierdie artikel skets 'n nuwe hoëfrekwensie IF-argitektuur wat die grootte, gewig, krag en koste van beide die ontvanger en sender drasties verminder sonder om die stelselspesifikasies te beïnvloed. Die gevolglike platform is ook meer modulêr, buigsaam en sagteware gedefinieer as bestaande radio-ontwerpe. Inleiding In onlangse jare was daar 'n toenemende druk om groter bandwydtes, hoër werkverrigting en laer krag in RF-stelsels te bereik, alles terwyl die frekwensiereeks vergroot en die grootte verklein word. Hierdie tendens was 'n dryfveer vir tegnologieverbeterings, wat 'n groter integrasie van RF-komponente moontlik gemaak het as wat voorheen gesien is. Daar is baie drywers wat hierdie neiging aandryf. Satcom-stelsels sien verlangde datasnelhede tot 4 Gbps om die versending en ontvangs van teragrepe van versamelde data per dag te ondersteun. Hierdie vereiste stoot stelsels om in die Ku- en Ka-band te werk as gevolg van die feit dat groter bandwydtes en hoër datatempo's makliker is om by hierdie frekwensies te bereik. Hierdie vraag beteken 'n hoër digtheid van kanale en 'n groter bandwydte per kanaal. Nog 'n gebied van toenemende prestasievereistes is in EW en seinintelligensie. Skanderingkoerse vir sulke stelsels neem toe, wat die behoefte aan stelsels dryf wat 'n vinnige instel-PLL en wye bandwydtedekking het. Die strewe na laer grootte, gewig en krag (SWaP) en meer geïntegreerde stelsels spruit uit die begeerte om handtoestelle in die veld te bedryf, sowel as om kanaaldigtheid in groot vaste liggingstelsels te verhoog. Die bevordering van gefaseerde skikkings word ook moontlik gemaak deur verdere integrasie van RF-stelsels in 'n enkele skyfie. Soos integrasie transceivers kleiner en kleiner stoot, laat dit elke antenna-element sy eie transceiver toe, wat op sy beurt die vordering van analoog bundelvorming na digitale bundelvorming moontlik maak. Digitale bundelvorming bied die vermoë om veelvuldige strale op een slag vanaf 'n enkele skikking op te spoor. Gefaseerde skikkingstelsels het 'n magdom toepassings, of dit nou vir weerradar, EW-toepassings of gerigte kommunikasie is. In baie van hierdie toepassings is die ry na hoër frekwensies onvermydelik, aangesien die seinomgewing by laer frekwensies meer druk word. In hierdie artikel word hierdie uitdagings aangespreek met behulp van 'n hoogs geïntegreerde argitektuur gebaseer op die AD9371-senderontvanger as 'n IF-ontvanger en -sender, wat die verwydering van 'n hele IF-stadium en sy gepaardgaande komponente moontlik maak. Ingesluit is 'n vergelyking tussen tradisionele stelsels en hierdie voorgestelde argitektuur, asook voorbeelde van hoe hierdie argitektuur deur 'n tipiese ontwerpproses geïmplementeer kan word. Spesifiek maak die gebruik van 'n geïntegreerde transceiver voorsiening vir gevorderde frekwensiebeplanning wat nie beskikbaar is in 'n standaard superheterodyne -styl transceiver nie. Oorsig van Superheterodyne-argitektuur Die superheterodyne-argitektuur is vir baie jare die argitektuur van keuse as gevolg van die hoë werkverrigting wat behaal kan word. 'n Superheterodyne ontvanger-argitektuur bestaan ​​tipies uit een of twee mengstadiums, wat in 'n analoog-na-digitaal-omsetter (ADC) ingevoer word. 'n Tipiese superheterodyne-sender-ontvanger-argitektuur kan in Figuur 1 gesien word.       & amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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= 'Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 1. Tradisionele X- en Ku-band superheterodyne ontvang en stuur seinkettings. Die eerste omskakelingsfase omskakel of omskakel die ingang RF -frekwensies na 'n buite -band spektrum. Die frekwensie van die eerste IF (intermediêre frekwensie) hang af van die frekwensie en spoorbeplanning, sowel as die mengerprestasie en beskikbare filters vir die RF -voorkant. Die eerste IF word dan na 'n laer frekwensie vertaal wat die ADC kan digitaliseer. Alhoewel ADC's indrukwekkende vordering gemaak het in hul vermoë om hoër bandwydtes te verwerk, is hul boonste limiet vandag ongeveer 2 GHz vir optimale prestasie. By hoër insetfrekwensies is daar afwykings in prestasie vs. insetfrekwensie wat in ag geneem moet word, asook die feit dat hoër insettempo's hoër kloktempo's vereis, wat krag opdryf. Benewens die mengers, is daar filters, versterkers en trappedempers. Die filter word gebruik om ongewenste out -of -band (OOB) seine te verwerp. As dit nie gemerk is nie, kan hierdie seine vals skep wat bo-op 'n gewenste sein val, wat dit moeilik of onmoontlik maak om te demoduleer. Die versterkers stel die geraasgetal en -versterking van die stelsel in, wat voldoende sensitiwiteit bied om klein seine te ontvang, terwyl dit nie soveel lewer dat die ADC te versadig word nie. Een bykomende ding om op te let is dat hierdie argitektuur gereeld oppervlak-akoestiese golf (SAW)-filters benodig om aan streng filtervereistes vir anti-aliasing in die ADC te voldoen. Met SAW-filters kom skerp afrol om aan hierdie vereistes te voldoen. Beduidende vertraging sowel as rimpel word egter ook ingestel. 'N Voorbeeld van 'n superheterodyne-ontvangerfrekwensieplan vir X-band word in figuur 2 getoon. In hierdie ontvanger word verlang om tussen 8 GHz en 12 GHz met 'n 200 MHz-bandwydte te ontvang. Die verlangde spektrum meng met 'n instelbare plaaslike ossillator (LO) om 'n IF by 5.4 GHz te genereer. Die 5.4 GHz IF meng dan met 'n 5 GHz LO om die finale 400 MHz IF te produseer. Die finale IF wissel van 300 MHz tot 500 MHz, wat 'n frekwensiereeks is waar baie ADC's goed kan presteer.       & amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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= 'Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 2. Voorbeeld frekwensieplan vir 'n X-band ontvanger. Ontvangerspesifikasies—Wat saak maak Afgesien van die bekende versterking, geraassyfer en derde-orde-onderskeppingspuntspesifikasies, sluit 'n paar tipiese spesifikasies wat die frekwensiebeplanning vir enige ontvangerargitektuur beïnvloed in beeldverwerping, IF-verwerping, selfgegenereerde vals en LO-bestraling. Beeldspore — RF buite die belangeband wat meng met LO om toon in IF te genereer. IF spore - RF by IF -frekwensie wat deur die filter voor die menger sluip en as 'n toon in die IF verskyn. LO-straling—RF vanaf die LO wat uitlek na die insetkonneksie van die ontvangerketting. LO-straling gee 'n manier om opgespoor te word, selfs in 'n slegs ontvang-operasie (sien Figuur 3).       & amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/media/analog/en/landing- bladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure3.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt; Figuur 3. LO -straling lek terug deur die voorkant. Self-gegenereerde onwaarheid-aansporing by IF wat die gevolg is van vermenging van horlosies of plaaslike ossillators binne die ontvanger. Beeldverwerpingsspesifikasies is van toepassing op beide die eerste en tweede mengstadium. In 'n tipiese toepassing vir X- en Ku-Band kan die eerste mengstadium rondom 'n hoë IF in die 5 GHz tot 10 GHz-reeks gesentreer word. 'n Hoë IF is hier wenslik, as gevolg van die feit dat die beeld op Ftune + 2 × IF val, soos in Figuur 4 getoon. Dus hoe hoër die IF, hoe verder weg sal die beeldband val. Hierdie beeldband moet verwerp word voordat die eerste menger geslaan word, anders sal buite-bandenergie in hierdie reeks as vals vertoon word in die eerste IF. Dit is een van die primêre redes waarom twee mengstadiums tipies gebruik word. As daar 'n enkele mengfase was, met die IF in die honderde MHz, sou die beeldfrekwensie in die voorkant van die ontvanger baie moeilik wees om te verwerp.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figuur 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;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt; Figuur 4. Beelde meng in IF. 'N Beeldband bestaan ​​ook vir die tweede menger by die omskakeling van die eerste IF na die tweede IF. Aangesien die tweede IF laer in frekwensie is (van 'n paar honderd MHz tot 2 GHz), kan die filtervereistes van die eerste IF -filter heelwat wissel. Vir 'n tipiese toepassing waar die tweede IF 'n paar honderd MHz is, kan die filter baie moeilik wees met 'n hoëfrekwensie eerste IF, wat groot pasgemaakte filters vereis. Dit kan dikwels die moeilikste filter in die stelsel wees om te ontwerp, as gevolg van die hoë frekwensie en tipies nou verwerpingsvereistes. Benewens beeldverwerping, moet die LO -kragvlakke wat terugkom van die menger na die ontvangs -ingangsklem aggressief gefiltreer. Dit verseker dat die gebruiker nie deur stralende krag opgespoor kan word nie. Om dit te bereik, moet die LO goed buite die RF-deurlaatband geplaas word om te verseker dat voldoende filter gerealiseer kan word. Bekendstelling van die High IF -argitektuur Die nuutste aanbod van geïntegreerde ontvangers bevat die AD9371, 'n 300 MHz tot 6 GHz direkte omskakeling -ontvanger met twee ontvang- en twee stuurkanale. Die ontvang en stuur bandwydte is verstelbaar van 8 MHz tot 100 MHz, en kan gekonfigureer word vir frekwensie -afdeling duplex (FDD) of time division duplex (TDD) werking. Die onderdeel word in 'n 12 mm2 -pakket gehuisves en verbruik ~ 3 W krag in TDD -modus, of ~ 5 W in FDD -modus. Met die vordering van kwadratuurfoutkorreksie (QEC) kalibrasies, word 'n beeldverwerping van 75 dB tot 80 dB bereik.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figuur 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;amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt; Figuur 5. AD9371 direkte omskakeling transceiver blokdiagram. Die bevordering van werkverrigting van die geïntegreerde transceiver IC's het 'n nuwe moontlikheid geopen. Die AD9371 bevat die tweede menger, tweede IF -filter en versterking, en veranderlike verswakking ADC, sowel as digitale filtrering en desimering van die seinketting. In hierdie argitektuur kan die AD9371, wat 'n stembereik van 300 MHz tot 6 GHz het, ingestel word op 'n frekwensie tussen 3 GHz en 6 GHz en die eerste IF direk ontvang (sien figuur 6). Met 'n toename van 16 dB, NF van 19 dB en OIP3 van 40 dBm by 5.5 GHz, word die AD9371 ideaal as 'n IF -ontvanger gespesifiseer.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure6.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 6. X- of Ku-band-senderontvanger met AD9371 as IF-ontvanger. Met die gebruik van die geïntegreerde transceiver as die IF -ontvanger, is daar nie meer kommer oor die beeld deur die tweede menger nie, soos die geval is met die superheterodyne -ontvanger. Dit kan die filter wat in die eerste IF -strook benodig word, aansienlik verminder. Daar moet egter steeds 'n mate van filtering wees om rekening te hou met tweede-orde-effekte in die transceiver. Die eerste IF-strook moet nou filtering teen twee keer die eerste IF-frekwensie verskaf om hierdie effekte te ontken - 'n baie makliker taak as om die tweede beeld te filter en tweede LO weg te filter, wat so naby as 'n paar honderd MHz kan wees. Hierdie filtervereistes kan tipies aangespreek word met laekoste, klein LTCC-filters van die rak af. Hierdie ontwerp bied ook 'n hoë vlak van buigsaamheid in die stelsel en kan maklik hergebruik word vir verskillende toepassings. Een manier waarop buigsaamheid gebied word, is in die IF -frekwensie -keuse. 'N Algemene vuistreël vir IF-keuse is om dit in 'n bereik te plaas wat 1 GHz tot 2 GHz hoër is as die gewenste spektrumbandwydte deur die front-end-filter. As die ontwerper byvoorbeeld 4 GHz spektrumbandwydte van 17 GHz tot 21 GHz verlang deur die voorkantfilter, kan die IF op 'n frekwensie van 5 GHz (1 GHz bo die gewenste bandwydte van 4 GHz) geplaas word. Dit maak dit moontlik om in die voorkant te filter. As slegs 2 GHz se bandwydte verlang word, kan 'n IF van 3 GHz gebruik word. Verder, as gevolg van die sagteware-definieerbare aard van die AD9371, is dit maklik om die IF dadelik te verander vir kognitiewe radiotoepassings, waar blokkerende seine vermy kan word soos dit opgespoor word. Die maklik verstelbare bandwydte van die AD9371 van 8 MHz tot 100 MHz maak dit verder moontlik om interferensie naby die sein van belang te vermy. Met die hoë vlak van integrasie in die hoë IF-argitektuur, eindig ons met 'n ontvangerseinketting wat ongeveer 50% van die spasie opneem wat benodig word vir 'n ekwivalente superheterodyne, terwyl die kragverbruik met 30% verminder word. Boonop is die hoë IF -argitektuur 'n meer buigsame ontvanger as die superheterodyne -argitektuur. Hierdie argitektuur is 'n instaatsteller vir lae SWaP-markte waar klein grootte verlang word met geen verlies aan prestasie nie. Ontvangerfrekwensiebeplanning met die hoë IF-argitektuur Een van die voordele van die hoë IF-argitektuur is die vermoë om die IF in te stel. Dit kan veral voordelig wees wanneer jy probeer om 'n frekwensieplan te skep wat enige inmengingsspore vermy. 'n Inmenging kan ontstaan ​​wanneer die ontvangde sein met die LO in die menger meng en 'n m × n aansporing genereer wat nie die verlangde toon binne die IF-band is nie. Die menger genereer uitsetseine en spore volgens die vergelyking m × RF ± n × LO, waar m en n heelgetalle is. Die ontvangde sein skep 'n m × n aansporing wat in die IF-band kan val en in sekere gevalle kan die gewenste toon 'n oorkruisingang by 'n spesifieke frekwensie veroorsaak. As ons byvoorbeeld 'n stelsel waarneem wat ontwerp is om 12 GHz tot 16 GHz te ontvang met 'n IF by 5.1 GHz, soos in figuur 7, kan die m × n beeldfrekwensies wat veroorsaak dat 'n aansporing in die band verskyn, met die volgende vergelyking gevind word : &amp ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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='Figuur 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;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp ;amp;amp;gt; Figuur 7. 12 GHz tot 16 GHz ontvanger en sender hoë IF argitektuur. In hierdie vergelyking is RF die RF -frekwensies op die ingang van die menger, wat veroorsaak dat 'n toon in die IF val. Kom ons gebruik 'n voorbeeld om te illustreer. As die ontvanger ingestel is op 13 GHz, beteken dit dat die LO -frekwensie 18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz) is. As ons hierdie waardes in die vorige vergelyking inprop en m en n toelaat om van 0 tot 3 te wissel, kry ons die volgende vergelyking vir RF: Die resultate is in die volgende tabel: Tabel 1. M × N Ongegronde Table vir 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 In die tabel toon die eerste ry/vierde kolom die verlangde 13 GHz sein, wat 'n resultaat is van 'n 1 × 1 produk in die menger. Die vyfde kolom/vierde ry en agtste kolom/derde ry toon potensieel problematiese binnebandfrekwensies wat as spore in band kan verskyn. Byvoorbeeld, 'n 15.55 GHz sein is binne die 12 GHz tot 16 GHz verlangde reeks. 'n Toon by 15.55 GHz op die inset meng met die LO om 'n 5.1 GHz-toon te genereer (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz). Die ander rye (2, 3, 4, 6, 7 en 9) kan ook 'n probleem veroorsaak, maar omdat hulle buite band is, kan hulle deur die insetbanddeurlaatfilter gefiltreer word. Die vlak van die uitloper is afhanklik van verskeie faktore. Die belangrikste faktor is die werkverrigting van die menger. Aangesien 'n menger inherent 'n nie-lineêre toestel is, bestaan ​​daar baie harmonieke wat binne die onderdeel gegenereer word. Afhangende van hoe goed die diodes in die menger pas en hoe goed die menger geoptimaliseer is vir verkeerde prestasie, word die vlakke van die uitset bepaal. 'n Mengerspoorgrafiek is tipies by die datablad ingesluit en kan help met die bepaling van hierdie vlakke. 'n Voorbeeld van 'n mengerspoorgrafiek word in Tabel 2 vir die HMC773ALC3B getoon. Die grafiek spesifiseer die dBc -vlak van die spore relatief tot die gewenste 1 × 1 toon. Tabel 2. Menger Spur Chart vir 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 Met hierdie spoorgrafiek, tesame met 'n uitbreiding van die analise wat in Tabel 1 gedoen is, kan ons 'n volledige prentjie genereer van wat m × n beeldtone kan inmeng met ons ontvanger en by watter vlak. 'n Sigblad kan gegenereer word met 'n uitset soortgelyk aan dié wat in Figuur 8 getoon word.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure8.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 8. m × n beelde vir 12 GHz tot 16 GHz ontvanger. In figuur 8 toon die blou gedeelte die gewenste bandwydte. Die lyne wys verskillende m × n beelde en hul vlakke. Uit hierdie grafiek is dit maklik om te sien watter filtervereistes voor die menger benodig word om aan die interferensievereistes te voldoen. In hierdie geval is daar verskeie beeldspore wat in band val en nie gefiltreer kan word nie. Ons sal nou kyk hoe die buigsaamheid van die hoë IF-argitektuur ons in staat stel om sommige van hierdie spore om te werk, wat iets is wat die superheterodyne-argitektuur nie bekostig nie. Vermy steurers in ontvangermodus Die grafiek in Figuur 9 toon 'n soortgelyke frekwensieplan wat wissel van 8 GHz tot 12 GHz, met 'n verstek IF op 5.1 GHz. Hierdie grafiek gee 'n ander aansig van die mengerspore, wat die middelstemfrekwensie vs. m × n beeldfrekwensie, in teenstelling met spoorvlak soos voorheen getoon. Die vetgedrukte 1: 1 diagonale lyn in hierdie grafiek toon die gewenste 1 × 1 spoor. Die ander lyne op die grafiek verteenwoordig die m × n beelde. Aan die linkerkant van hierdie figuur is 'n voorstelling met geen buigsaamheid in die IF-instelling nie. Die IF is in hierdie geval op 5.1 GHz vasgestel. Met 'n stemfrekwensie van 10.2 GHz, kruis 'n 2 × 1 beeldspoor die gewenste sein. Dit beteken dat as u ingestel is op 10.2 GHz, die kans groot is dat 'n sein in die buurt die ontvangs van die sein van belang kan blokkeer. Die regte plot toon 'n oplossing vir hierdie probleem met buigsame IF -tuning. In hierdie geval skakel die IF van 5.1 GHz na 4.1 GHz naby 9.2 GHz. Dit verhoed dat die oorkruisaansporing voorkom.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure9.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 9. m × n oorkruising met geen IF-buigsaamheid (bo) en vermy kruising met IF-instelling (onder). Dit is net 'n eenvoudige voorbeeld van hoe blokkerende seine vermy kan word met die hoë IF-argitektuur. Wanneer dit gekoppel word aan intelligente algoritmes om interferensie te bepaal en nuwe potensiële IF-frekwensies te bereken, is daar baie moontlike maniere om 'n ontvanger te maak wat by enige spektrale omgewing kan aanpas. Dit is so eenvoudig soos om 'n geskikte IF binne 'n gegewe reeks (tipies 3 GHz tot 6 GHz) te bepaal, en dan die LO te herbereken en te programmeer op grond van daardie frekwensie. Senderfrekwensiebeplanning met die Hoë IF-argitektuur Soos met die ontvangfrekwensiebeplanning, is dit moontlik om voordeel te trek uit die buigsame aard van die hoë IF-argitektuur om vals werkverrigting van die sender te verbeter. In die ontvangerskant is die frekwensie -inhoud ietwat onvoorspelbaar. Aan die stuurkant is dit makliker om die valse op die uitset van die sender te voorspel. Hierdie RF -inhoud kan voorspel word met die volgende vergelyking: Waar die IF vooraf bepaal en bepaal word deur die afstemfrekwensie van die AD9371, word die LO bepaal deur die gewenste uitsetfrekwensie. 'n Soortgelyke mengkaart as wat vir die ontvangerkanaal gedoen is, kan aan die uitsaaikant gegenereer word. 'n Voorbeeld word in Figuur 10 getoon. In hierdie grafiek is die grootste spore die beeld en die LO-frekwensies, wat na die verlangde vlakke uitgefiltreer kan word met 'n banddeurlaatfilter na die menger. In FDD-stelsels waar valse uitset 'n ontvanger in die buurt kan sensitief maak, kan in-band spore problematies wees en dit is hier waar die buigsaamheid van die IF-afstemming handig kan wees. In die voorbeeld van Figuur 10, as 'n statiese IF van 5.1 GHz gebruik word, sal daar 'n oorkruisingang op die uitset van die sender bestaan, wat naby 15.2 GHz sal wees. Deur die IF aan te pas na 4.3 GHz teen 'n instelfrekwensie van 14 GHz, kan die oorkruisaansporing vermy word. Dit word in Figuur 11 uitgebeeld.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure10.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 10. Uitvoer vals sonder om te filter.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure11.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 11. Statiese IF veroorsaak oorkruisaansporing (bo), IF-instelling om oorkruisaansporing (onder) te vermy. Ontwerpvoorbeeld—Wideband FDD-stelsel Om die werkverrigting te wys wat met hierdie argitektuur behaal kan word, is 'n prototipe-ontvanger- en sender-FDD-stelsel opgebou met van die rak Analog Devices-komponente, en gekonfigureer vir 12 GHz tot 16 GHz-werking in die ontvangsband, en 8 GHz tot 12 GHz werking in die versendingband. 'n IF van 5.1 GHz is gebruik om prestasiedata in te samel. Die LO is ingestel op 'n reeks van 17.1 GHz tot 21.1 GHz vir die ontvangkanaal en 13.1 GHz tot 17.1 GHz vir die uitsaaikanaal. Die blokdiagram vir die prototipe word in Figuur 12 getoon. In hierdie diagram word die X- en Ku-omskakelaarbord aan die linkerkant getoon en die AD9371-evaluasiekaart word aan die regterkant gewys.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure12.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 12. Blokdiagram vir X- en Ku-band ontvanger en sender FDD prototipe stelsel. Gain-, geraas- en IIP3 -data is versamel op die ontvang -down -omskakelaar en word in figuur 13 (bo) getoon. Oor die algemeen was die wins ~ 20 dB, NF ~ 6 dB en IIP3 ~ -2 dBm. Sommige bykomende versterkingsnivellering kan bewerkstellig word met die gebruik van 'n gelykmaker, of 'n versterkingskalibrasie kan uitgevoer word deur die veranderlike verswakker in die AD9371 te gebruik.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/analoog/af/bestemmingsbladsye/tegniese artikels/x-en-ku-band-klein-vorm-faktor-radio-ontwerp/figure13.png? w = 435 'alt =' Figuur 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;amp;amp;amp;gt; Figuur 13. Ku-band ontvanger data (bo), X-band sender data (onder). Die transmissie -omskakelaar is ook gemeet en die wins daarvan, 0 P1dB en OIP3, aangeteken. Hierdie data word op frekwensie in figuur 13 (onder) getoon. Die wins is ~ 27 dB, P1 dB ~ 22 dBm en OIP3 ~ 32 dBm. As hierdie bord gekoppel is aan die geïntegreerde transceiver, is die algehele spesifikasies vir ontvang en stuur soos in tabel 3 getoon. Tabel 3. Tabel met algehele stelselprestasie Rx, 12 GHz tot 16 GHz Tx, 8 GHz tot 12 GHz Verkry 36 dB Uitgangsvermogen 23 dBm ruis Figuur 6.8 dB ruisvloer –132 dBc/Hz IIP3 –3 dBm OIP3 31 dBm Pin, maks (geen AGC ) –33 dBm OP1dB 22 dBm In-band m × n –60 dBc In-Band Spurs –70 dBc Krag 3.4 W Vermogen 4.2 W Algeheel is die prestasie van die ontvanger in ooreenstemming met 'n superheterodiene argitektuur, terwyl die krag aansienlik verminder word . 'N Ekwivalente superheterodyne -ontwerp sou meer as 5 W verbruik vir die ontvangerketting. Boonop is die prototipe -bord vervaardig sonder 'n prioriteit om die grootte te verminder. Met behoorlike PCB-uitlegtegnieke, sowel as die integrasie van die AD9371 op dieselfde PCB as die af-omskakelaar, kan die algehele grootte van 'n oplossing wat hierdie argitektuur gebruik, gekondenseer word tot net 4 tot 6 vierkante duim. Dit toon aansienlike grootte besparings oor 'n ekwivalente superheterodyne oplossing, wat nader aan 8 tot 10 vierkante duim sou wees.

Los 'n boodskap 

boodskap Lys