Дызайн радыё X-і Ku-дыяпазону малога формаў-фактару

Многім сістэмам аэракасмічнай і абароннай электронікі ў галінах спадарожнікавай сувязі, радараў і радыёэлектроннай радыёэлектроннай сігналізацыі даўно патрабуецца доступ да часткі або ўсіх дыяпазонаў частот X і Ku. Паколькі гэтыя прыкладанні пераходзяць на больш партатыўныя платформы, такія як беспілотныя лятальныя апараты (БПЛА) і партатыўныя радыёпрыёмнікі, вельмі важна распрацаваць новыя радыёматэрыялы малой магутнасці, якія працуюць у дыяпазонах X і Ku, захоўваючы пры гэтым вельмі высокія ўзроўні прадукцыйнасць. У гэтым артыкуле апісваецца новая высокачашчынная архітэктура ПЧ, якая рэзка зніжае памер, вагу, магутнасць і кошт як прымача, так і перадатчыка без уплыву на характарыстыкі сістэмы. Атрыманая платформа таксама больш модульная, гнуткая і праграмна вызначаная, чым існуючыя канструкцыі радыё. Уводзіны У апошнія гады назіраецца ўсё большае імкненне да дасягнення больш шырокай прапускной здольнасці, больш высокай прадукцыйнасці і меншай магутнасці ў радыёчастотных сістэмах пры адначасовым павелічэнні дыяпазону частот і памяншэнні памеру. Гэтая тэндэнцыя стала стымулам для ўдасканалення тэхналогій, якія дазволілі больш інтэграваць радыёчастотныя кампаненты, чым гэта было раней. Ёсць шмат драйвераў, якія падштурхоўваюць гэтую тэндэнцыю. Сістэмы Satcom бачаць жаданую хуткасць перадачы дадзеных да 4 Гбіт/с для падтрымкі перадачы і атрымання тэрабайтаў сабраных даных у дзень. Гэта патрабаванне падштурхоўвае сістэмы да працы ў Ku- і Ka-дыяпазоне з-за таго, што на гэтых частотах прасцей дасягнуць больш шырокай прапускной здольнасці і больш высокай хуткасці перадачы дадзеных. Гэты попыт азначае больш высокую шчыльнасць каналаў і больш шырокую прапускную здольнасць на канал. Яшчэ адна вобласць, у якой павышаюцца патрабаванні да прадукцыйнасці, - гэта РЭБ і радыёэлектронная разведка. Хуткасць сканіравання для такіх сістэм павялічваецца, што выклікае патрэбу ў сістэмах з хуткай наладай PLL і шырокім ахопам прапускной здольнасці. Імкненне да меншага памеру, вагі і магутнасці (SWaP) і больш інтэграваных сістэм вынікае з жадання кіраваць партатыўнымі прыладамі ў палявых умовах, а таксама павялічваць шчыльнасць каналаў у вялікіх сістэмах з фіксаваным месцазнаходжаннем. Прасоўванне фазаваных кратаў таксама магчыма дзякуючы далейшай інтэграцыі радыёчастотных сістэм у адным чыпе. Па меры інтэграцыі прыёмаперадатчыкі становяцца ўсё меншымі і меншымі, кожны элемент антэны мае ўласны прыёмаперадатчык, што, у сваю чаргу, забяспечвае пераход ад аналагавага фарміравання прамяня да лічбавага. Лічбавае фарміраванне прамяня дае магчымасць адсочваць некалькі прамянёў адначасова з аднаго масіва. Сістэмы з фазаванымі кратнымі кратамі маюць мноства прымянення, няхай гэта будзе для метэаралагічных радараў, радыёэлектроннай радыёэлектроннай барацьбы або накіраванай сувязі. У многіх з гэтых прыкладанняў пераход да больш высокіх частот непазбежны, бо асяроддзе сігналу на больш нізкіх частотах становіцца больш перагружаным. У гэтым артыкуле гэтыя праблемы вырашаюцца з выкарыстаннем высокаінтэграванай архітэктуры, заснаванай на прыёмаперадатчыку AD9371 у якасці прыёмніка і перадатчыка ПЧ, што дазваляе выдаліць усю ступень ПЧ і звязаныя з ёй кампаненты. Уключана параўнанне паміж традыцыйнымі сістэмамі і гэтай прапанаванай архітэктурай, а таксама прыклады таго, як гэтая архітэктура можа быць рэалізавана праз тыповы працэс праектавання. У прыватнасці, выкарыстанне інтэграванага прыёмаперадатчыка дазваляе пашыранае планаванне частоты, якое недаступна ў стандартным прыёмаперадатчыку супергетэрадзіннага тыпу. Агляд супергетэрадзіннай архітэктуры Супергетэрадзінная архітэктура была архітэктурай выбару на працягу многіх гадоў дзякуючы высокай прадукцыйнасці, якой можна дасягнуць. Архітэктура супергетэрадзіннага прыёмніка звычайна складаецца з аднаго або двух этапаў змешвання, якія падаюцца ў аналагава-лічбавы пераўтваральнік (АЦП). Тыповую архітэктуру супергетэрадзіннага прыёмаперадатчыка можна ўбачыць на малюнку 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; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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= 'Малюнак 1'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; Малюнак 1. Традыцыйныя супергетэрадзіны X- і Ku-дыяпазону прымаюць і перадаюць ланцужкі сігналаў. Першы этап пераўтварэння пераўтварае ўваходныя ВЧ-частоты ў пазапалосны спектр. Частата першай ПЧ (прамежкавая частата) залежыць ад частоты і планавання адгалінаванняў, а таксама ад прадукцыйнасці мікшара і даступных фільтраў для радыёчастотнага ўваходу. Затым першая ПЧ пераводзіцца ў больш нізкую частату, якую АЦП можа алічбаваць. Хоць АЦП дасягнулі ўражлівых поспехаў у сваёй здольнасці апрацоўваць больш высокую прапускную здольнасць, іх верхняя мяжа сёння складае каля 2 ГГц для аптымальнай прадукцыйнасці. Пры больш высокіх уваходных частотах існуюць кампрамісы паміж прадукцыйнасцю і уваходная частата, якую трэба ўлічваць, а таксама той факт, што больш высокая уваходная частата патрабуе больш высокіх тактавых частот, што павялічвае магутнасць. Акрамя мікшар, ёсць фільтры, узмацняльнікі і ступеністыя атэнюатары. Фільтраванне выкарыстоўваецца для адхілення непажаданых пазапалосных (OOB) сігналаў. Калі іх не праверыць, гэтыя сігналы могуць ствараць ілжывыя сігналы, якія трапляюць на жаданы сігнал, што робіць яго цяжкім або немагчымым дэмадуляцыю. Узмацняльнікі задаюць каэфіцыент шуму і каэфіцыент узмацнення сістэмы, забяспечваючы дастатковую адчувальнасць для прыёму слабых сігналаў, але не забяспечваючы перанасычэння АЦП. Яшчэ адна рэч, якую варта адзначыць, заключаецца ў тым, што гэтая архітэктура часта патрабуе фільтраў павярхоўнай акустычнай хвалі (ПАВ), каб адпавядаць жорсткім патрабаванням фільтрацыі для згладжвання ў АЦП. Фільтры SAW забяспечваюць рэзкі спад, каб адпавядаць гэтым патрабаванням. Аднак значная затрымка, а таксама пульсацыя таксама ўводзяцца. Прыклад частотнага плана супергетэрадзіннага прыёмніка для X-дыяпазону паказаны на малюнку 2. У гэтым прымачы пажадана атрымліваць ад 8 ГГц да 12 ГГц з паласой прапускання 200 МГц. Жаданы спектр змешваецца з наладжвальным лакальным асцылятарам (LO) для стварэння ПЧ на 5.4 ГГц. Затым 5.4 ГГц ПЧ змешваецца з 5 ГГц LO для атрымання канчатковай ПЧ 400 МГц. Канчатковая ПЧ вагаецца ад 300 МГц да 500 МГц, гэта дыяпазон частот, дзе многія АЦП могуць працаваць добра.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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= 'Малюнак 2'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; Малюнак 2. Прыклад частотнага плана для прымача X-дыяпазону. Тэхнічныя характарыстыкі прымача — што мае значэнне Акрамя добра вядомага ўзмацнення, каэфіцыента шуму і спецыфікацый кропкі перахопу трэцяга парадку, некаторыя тыповыя спецыфікацыі, якія ўплываюць на планаванне частот для любой архітэктуры прымача, уключаюць адхіленне выявы, адхіленне ПЧ, самагенераванае ілжывае выпраменьванне і выпраменьванне LO. Шпоры выявы — ВЧ па-за паласой цікавасці, якая змешваецца з LO для стварэння тону ў ПЧ. Імпульсы ПЧ — ВЧ на частаце ПЧ, якая пранікае праз фільтрацыю перад міксерам і адлюстроўваецца як тон у ПЧ. Выпраменьванне LO — радыёчастотнае выпраменьванне ад LO, якое выцякае на ўваходны раз'ём ланцуга прыёмніка. LO выпраменьванне дае магчымасць выяўлення, нават калі ў рэжыме толькі прыём (гл. малюнак 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;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='Малюнак 3'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; amp;amp;amp;amp;amp;amp;gt; Малюнак 3. LO выпраменьванне ўцечка назад праз пярэдні канец. Ілжывы сігнал, які ствараецца самастойна — імпульс ПЧ, які з'яўляецца вынікам змешвання тактавых сігналаў або лакальных асцылятараў у прымачы. Спецыфікацыі адхілення выявы прымяняюцца як да першай, так і да другой стадыі змешвання. У тыповым дадатку для X- і Ku-дыяпазону першая стадыя мікшавання можа быць сканцэнтравана вакол высокай ПЧ у дыяпазоне ад 5 ГГц да 10 ГГц. Тут пажадана высокая IF з-за таго, што выява трапляе на Ftune + 2 × IF, як паказана на малюнку 4. Такім чынам, чым вышэй IF, тым далей будзе падаць паласа выявы. Гэтую паласу відарыса трэба адхіліць перад трапленнем на першы міксер, інакш пазапалосная энергія ў гэтым дыяпазоне будзе адлюстроўвацца як ілжывая ў першай ПЧ. Гэта адна з асноўных прычын, чаму звычайна выкарыстоўваюцца дзве стадыі змешвання. Калі б была адна стадыя змешвання з ПЧ у сотні МГц, частату выявы было б вельмі цяжка адхіліць на пярэднім канцы прымача.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 4'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 4. Змешванне малюнкаў у IF. Паласа выявы таксама існуе для другога міксера пры пераўтварэнні першай ПЧ у другую ПЧ. Паколькі другая ПЧ мае меншую частату (ад некалькіх сотняў МГц да 2 ГГц), патрабаванні да фільтрацыі першага фільтра ПЧ могуць даволі моцна адрознівацца. Для тыповага прымянення, дзе другая ПЧ складае некалькі сотняў МГц, фільтраванне можа быць вельмі складаным з высокай частатой першай ПЧ, што патрабуе вялікіх спецыяльных фільтраў. Часта гэта можа быць самым складаным для распрацоўкі фільтрам у сістэме з-за высокай частаты і звычайна вузкіх патрабаванняў да адмовы. У дадатак да адмовы ад выявы, узровень магутнасці LO, які вяртаецца ад мікшара да ўваходнага раздыма прыёму, павінен быць адфільтраваны агрэсіўна. Гэта гарантуе, што карыстальнік не можа быць выяўлены з-за магутнасці выпраменьвання. Каб дасягнуць гэтага, LO павінен быць размешчаны далёка за межамі радыёчастотнай паласы прапускання, каб забяспечыць адэкватную фільтрацыю. Прадстаўляем архітэктуру высокай ПЧ Апошняя прапанова інтэграваных прыёмаперадатчыкаў уключае AD9371, прыёмаперадатчык прамога пераўтварэння ад 300 МГц да 6 ГГц з двума прыёмнымі і двума каналамі перадачы. Прапускная здольнасць прыёму і перадачы рэгулюецца ад 8 МГц да 100 МГц і можа быць настроена для дуплекснага рэжыму з частотным падзелам (FDD) або дуплекснага рэжыму з часавым падзелам (TDD). Дэталь знаходзіцца ў корпусе плошчай 12 мм2 і спажывае ~3 Вт энергіі ў рэжыме TDD або ~5 Вт у рэжыме FDD. З удасканаленнем калібравання квадратурнай карэкцыі памылак (QEC) дасягаецца адхіленне выявы ад 75 да 80 дБ.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 5'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 5. Блок-схема прыёмаперадатчыка прамога пераўтварэння AD9371. Павышэнне прадукцыйнасці інтэграваных мікрасхем трансівера адкрыла новыя магчымасці. AD9371 уключае другі змяшальнік, другую фільтрацыю і ўзмацненне ПЧ і АЦП з пераменным згасаннем, а таксама лічбавую фільтрацыю і прарэжванне ланцужка сігналу. У гэтай архітэктуры AD9371, які мае дыяпазон наладкі ад 300 МГц да 6 ГГц, можа быць настроены на частату паміж 3 ГГц і 6 ГГц і непасрэдна атрымліваць першую ПЧ (гл. малюнак 6). З каэфіцыентам узмацнення 16 дБ, NF 19 дБ і OIP3 40 дБм на 5.5 ГГц AD9371 ідэальна падыходзіць у якасці прымача ПЧ.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 6'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 6. Трансівер X- або Ku-дыяпазону з AD9371 у якасці прыёмніка ПЧ. З выкарыстаннем інтэграванага прыёмаперадатчыка ў якасці прыёмніка ПЧ больш не ўзнікае праблем з выявай праз другі змяшальнік, як у выпадку з супергетэрадзінным прыёмнікам. Гэта можа значна паменшыць фільтрацыю, неабходную ў першай паласе ПЧ. Аднак для ўліку эфектаў другога парадку ў прыёмаперадатчыку ўсё яшчэ павінна быць пэўная фільтрацыя. Першая паласа ПЧ цяпер павінна забяспечваць фільтрацыю на ўдвая большай частаце першай ПЧ, каб звесці на нішто гэтыя эфекты - значна прасцейшая задача, чым фільтрацыя другога відарыса і другога LO, якія могуць быць блізкія да некалькіх сотняў МГц. Гэтыя патрабаванні да фільтрацыі звычайна можна задаволіць з дапамогай недарагіх невялікіх стандартных фільтраў LTCC. Гэтая канструкцыя таксама забяспечвае высокі ўзровень гнуткасці ў сістэме і можа быць лёгка паўторна выкарыстана для розных прыкладанняў. Адзін са спосабаў забеспячэння гнуткасці - гэта выбар частоты ПЧ. Агульнае эмпірычнае правіла для выбару ПЧ - гэта змясціць яго ў дыяпазон, які на 1 ГГц - 2 ГГц вышэй, чым жаданая паласа прапускання спектру праз інтэрфейсную фільтрацыю. Напрыклад, калі распрацоўшчык жадае 4 ГГц паласы прапускання спектру ад 17 ГГц да 21 ГГц праз франтальны фільтр, ПЧ можна размясціць на частаце 5 ГГц (на 1 ГГц вышэй жаданай паласы прапускання 4 ГГц). Гэта дазваляе рэалізаваць фільтрацыю ў інтэрфейсе. Калі патрабуецца толькі 2 ГГц паласы прапускання, можна выкарыстоўваць ПЧ 3 ГГц. Акрамя таго, з-за таго, што AD9371 вызначаецца праграмным забеспячэннем, можна лёгка змяніць ПЧ на хаду для прыкладанняў кагнітыўнага радыё, дзе можна пазбегнуць блакіроўкі сігналаў па меры іх выяўлення. Лёгка рэгулюемая паласа прапускання AD9371 ад 8 МГц да 100 МГц дадаткова дазваляе пазбегнуць перашкод паблізу цікавага сігналу. З высокім узроўнем інтэграцыі ў архітэктуру высокай прамежкавай частоты мы атрымліваем ланцужок сігналу прымача, які займае каля 50% прасторы, неабходнай для эквівалентнага супергетэрадзіна, пры зніжэнні энергаспажывання на 30%. Акрамя таго, архітэктура высокай ПЧ з'яўляецца больш гнуткім прыёмнікам, чым супергетэрадзінная архітэктура. Гэтая архітэктура дазваляе працаваць на рынках з нізкім узроўнем SWaP, дзе патрэбны невялікі памер без страты прадукцыйнасці. Планаванне частоты прыёмніка з архітэктурай высокай прамежкавай здольнасці Адной з пераваг архітэктуры высокай прамежкавай здольнасці з'яўляецца магчымасць наладжвання прамежкавай частоты. Гэта можа быць асабліва выгадна пры спробе стварыць частотны план, які пазбягае любых перашкод. Перашкода можа ўзнікнуць, калі атрыманы сігнал змешваецца з LO ў міксеры і стварае імпульс m × n, які не з'яўляецца патрэбным тонам у дыяпазоне ПЧ. Змяшальнік генеруе выхадныя сігналы і імпульсы ў адпаведнасці з ураўненнем m × RF ± n × LO, дзе m і n — цэлыя лікі. Атрыманы сігнал стварае імпульс памерам m × n, які можа трапляць у дыяпазон ПЧ, і ў некаторых выпадках патрэбны тон можа выклікаць перакрыжаванне на пэўнай частаце. Напрыклад, калі мы назіраем сістэму, спраектаваную для прыёму ад 12 ГГц да 16 ГГц з ПЧ на 5.1 ГГц, як на малюнку 7, частаты выявы m × n, якія выклікаюць з'яўленне шпоры ў дыяпазоне, можна знайсці з дапамогай наступнага ўраўнення : &амп;амп;амп;амп;амп;амп ;ампе ;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='Малюнак 7'&amp ;ампе ;ампе ;amp;amp;gt; Малюнак 7. Архітэктура прыёмніка і перадатчыка з высокай ПЧ ад 12 ГГц да 16 ГГц. У гэтым раўнанні ВЧ - гэта ВЧ-частоты на ўваходзе мікшара, якія выклікаюць падзенне тону ў ПЧ. Давайце для ілюстрацыі скарыстаемся прыкладам. Калі прыёмнік настроены на 13 ГГц, гэта азначае, што частата LO складае 18.1 ГГц (5.1 ГГц + 13 ГГц). Падстаўляючы гэтыя значэнні ў папярэдняе ўраўненне і дазваляючы m і n вар'іравацца ад 0 да 3, мы атрымліваем наступнае ўраўненне для ВЧ: Вынікі прыведзены ў наступнай табліцы: Табліца 1. M × N ілжывая табліца для LO 18.1 ГГц m n RFsum (ГГц) RFdif (ГГц) 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 13 У табліцы першы радок/чацвёрты слупок паказвае патрэбны сігнал 1 ГГц, які з'яўляецца вынікам прадукту 1 × XNUMX у міксеры. Пяты слупок/чацвёрты радок і восьмы слупок/трэці радок паказваюць патэнцыйна праблемныя частоты ў дыяпазоне, якія могуць выяўляцца як шпоры ў дыяпазоне. Напрыклад, сігнал 15.55 ГГц знаходзіцца ў патрэбным дыяпазоне ад 12 ГГц да 16 ГГц. Тон на 15.55 ГГц на ўваходзе змешваецца з LO, каб стварыць тон 5.1 ГГц (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 ГГц). Іншыя радкі (2, 3, 4, 6, 7 і 9) таксама могуць ствараць праблемы, але з-за таго, што яны знаходзяцца па-за паласой, яны могуць быць адфільтраваны уваходным паласавым фільтрам. Узровень шпоры залежыць ад некалькіх фактараў. Галоўны фактар ​​- прадукцыйнасць змяшальніка. Паколькі міксер па сваёй сутнасці з'яўляецца нелінейным прыладай, унутры яго ствараецца шмат гармонік. У залежнасці ад таго, наколькі добра падабраныя дыёды ўнутры міксера і наколькі добра міксер аптымізаваны для ілжывых характарыстык, будуць вызначацца ўзроўні на выхадзе. Дыяграма шпуры змяшальніка звычайна змяшчаецца ў тэхнічным лісце і можа дапамагчы з вызначэннем гэтых узроўняў. Прыклад дыяграмы шпуры змяшальніка паказаны ў табліцы 2 для HMC773ALC3B. Дыяграма вызначае ўзровень дБс шпор адносна патрэбнага тону 1 × 1. Табліца 2. Дыяграма шпуры змяшальніка для HMC773ALC3B n × LO 0 1 2 3 4 5 м × 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 З дапамогай гэтай шпірнай дыяграмы разам з пашырэннем аналізу, праведзенага ў табліцы 1, мы можам стварыць поўную карціну таго, што m × n выява тоны могуць ствараць перашкоды нашаму прымачу і на якім узроўні. Электронная табліца можа быць створана з выхадам, падобным да паказанага на малюнку 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; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 8'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 8. m × n малюнкаў для прымача ад 12 ГГц да 16 ГГц. На малюнку 8 сіняя частка паказвае жаданую прапускную здольнасць. Лініі паказваюць розныя відарысы памерам m × n і іх ўзроўні. З гэтай дыяграмы лёгка ўбачыць, якія патрабаванні да фільтрацыі неабходныя перад змяшальнікам, каб задаволіць патрабаванні да стваральнікаў перашкод. У гэтым выпадку ёсць некалькі шпоры выявы, якія трапляюць у палосу і не могуць быць адфільтраваны. Зараз мы паглядзім, як гібкасць архітэктуры высокай ПЧ дазваляе абысці некаторыя з гэтых адгалінаванняў, чаго супергетэрадзінная архітэктура не дазваляе. Пазбяганне перашкод у рэжыме прымача. Дыяграма на малюнку 9 паказвае аналагічны частотны план, які вар'іруецца ад 8 ГГц да 12 ГГц, з ПЧ па змаўчанні 5.1 ГГц. Гэтая дыяграма дае іншы погляд на шпоры мікшара, паказваючы цэнтральную частату наладкі ў параўнанні з частата выявы m × n, у адрозненне ад узроўню шпоры, як было паказана раней. Выдзеленая тлустым шрыфтам дыяганальная лінія 1:1 на гэтай дыяграме паказвае жаданую шпору 1 × 1. Астатнія лініі на графіку ўяўляюць m × n малюнкаў. З левага боку гэтага малюнка прадстаўленне без гнуткасці ў наладзе ПЧ. У гэтым выпадку ПЧ зафіксавана на 5.1 Ггц. З частатой наладкі 10.2 ГГц, шпора выявы 2 × 1 перасякае патрэбны сігнал. Гэта азначае, што калі вы настроены на 10.2 Ггц, ёсць вялікая верагоднасць таго, што сігнал паблізу можа заблакаваць прыём сігналу, які вас цікавіць. Правы графік паказвае рашэнне гэтай праблемы з дапамогай гнуткай налады ПЧ. У гэтым выпадку ПЧ пераключаецца з 5.1 ГГц на 4.1 ГГц каля 9.2 ГГц. Гэта прадухіляе ўзнікненне перакрыжаванай шпоры.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 9'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 9. m × n перакрыжаваная шпора без гнуткасці ПЧ (уверсе) і пазбяганне перакрыжавання з наладай ПЧ (унізе). Гэта проста просты прыклад таго, як можна пазбегнуць блакіроўкі сігналаў з дапамогай архітэктуры з высокім ПЧ. У спалучэнні з інтэлектуальнымі алгарытмамі для вызначэння перашкод і разліку новых патэнцыйных частот ПЧ існуе шмат магчымых спосабаў зрабіць прыёмнік, які можа адаптавацца да любога спектральнага асяроддзя. Гэта так жа проста, як вызначыць прыдатную ПЧ у межах зададзенага дыяпазону (звычайна ад 3 ГГц да 6 ГГц), затым пералічыць і запраграмаваць LO на аснове гэтай частаты. Планаванне частоты перадатчыка з архітэктурай высокай ПЧ. Як і ў выпадку з планаваннем частаты прыёму, можна скарыстацца перавагамі гібкага характару архітэктуры высокай ПЧ для паляпшэння ілжывых характарыстык перадатчыка. У той час як на баку прымача частотны змест збольшага непрадказальны. На баку перадачы лягчэй прадказаць ілжывыя сігналы на выхадзе перадатчыка. Гэты радыёчастотны змест можа быць прадказаны з дапамогай наступнага ўраўнення: там, дзе IF загадзя вызначана і вызначаецца частатой наладкі AD9371, LO вызначаецца патрэбнай выходнай частатой. Аналагічная дыяграма мікшара, як гэта было зроблена для канала прымача, можа быць створана на баку перадачы. Прыклад паказаны на малюнку 10. У гэтай дыяграме найбольшыя шпоры - гэта выява і частоты LO, якія можна адфільтраваць да патрэбных узроўняў з дапамогай паласавога фільтра пасля мікшара. У сістэмах FDD, дзе ілжывы выхад можа прывесці да дэсенсібілізацыі суседняга прымача, унутрыпалосныя шпоры могуць быць праблематычнымі, і тут можа спатрэбіцца гібкасць налады ПЧ. У прыкладзе з малюнка 10, калі выкарыстоўваецца статычная ПЧ 5.1 ГГц, на выхадзе перадатчыка будзе існаваць кросовер, які будзе каля 15.2 ГГц. Рэгулюючы ПЧ на 4.3 ГГц пры частаце наладкі 14 ГГц, можна пазбегнуць перакрыжавання. Гэта паказана на малюнку 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; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 10'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 10. Ілжывы выхад без фільтрацыі.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 11'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 11. Статычная ПЧ выклікае перакрыжаванне (уверсе), настройка ПЧ, каб пазбегнуць перакрыжавання (унізе). Прыклад дызайну — шырокапалосная сістэма FDD Каб паказаць прадукцыйнасць, якой можна дасягнуць з дапамогай гэтай архітэктуры, быў створаны прататып сістэмы FDD прыёмніка і перадатчыка з гатовымі кампанентамі Analog Devices і настроены на працу ў дыяпазоне прыёму ад 12 ГГц да 16 ГГц, і праца ў дыяпазоне перадачы ад 8 ГГц да 12 ГГц. ПЧ 5.1 Ггц выкарыстоўвалася для збору дадзеных аб прадукцыйнасці. LO быў усталяваны ў дыяпазоне ад 17.1 ГГц да 21.1 ГГц для канала прыёму і ад 13.1 ГГц да 17.1 ГГц для канала перадачы. Блок-схема прататыпа паказана на малюнку 12. На гэтай дыяграме плата пераўтваральніка X і Ku паказана злева, а карта ацэнкі AD9371 - справа.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 12'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 12. Блок-схема прататыпа сістэмы прыёмніка і перадатчыка X- і Ku-дыяпазону FDD. Даныя аб узмацненні, каэфіцыенце шуму і IIP3 былі сабраныя на прыёмным паніжальным пераўтваральніку і паказаны на малюнку 13 (уверсе). Агульнае ўзмацненне склала ~20 дБ, NF — ~6 дБ, а IIP3 — ~–2 дБм. Некаторае дадатковае выраўноўванне ўзмацнення можа быць дасягнута з дапамогай эквалайзера, або каліброўка ўзмацнення можа быць выканана з выкарыстаннем зменнага атэнюатара ў 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; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; 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='Малюнак 13'& узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік;узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; узмацняльнік; Малюнак 13. Даныя прымача Ku-дыяпазону (уверсе), даныя перадатчыка X-дыяпазону (унізе). Таксама быў вымераны павышаючы канвэртар перадачы, зафіксаваны яго ўзмацненне, 0 P1dB і OIP3. Гэтыя даныя нанесены па частаце на малюнак 13 (унізе). Узмацненне складае ~27 дБ, P1 дБ ~22 дБм і OIP3 ~32 дБм. Калі гэтая плата спалучана з убудаваным прыёмаперадатчыкам, агульныя тэхнічныя характарыстыкі прыёму і перадачы паказаны ў табліцы 3. Табліца 3. Табліца агульнай прадукцыйнасці сістэмы Rx, ад 12 ГГц да 16 ГГц Tx, ад 8 ГГц да 12 ГГц узмацненне 36 дБ Выхадная магутнасць 23 дБм Малюнак шуму 6.8 дБ Мінімальны ўзровень шуму –132 дБн/Гц IIP3 –3 дБм OIP3 31 дБм Штыфт, макс (без АРУ) ) –33 дБм OP1дБ 22 дБм унутрыдыяпазонны m × n –60 дБн унутрыпалосныя шпоры –70 дБн Магутнасць 3.4 Вт Магутнасць 4.2 Вт У цэлым прадукцыйнасць прымача адпавядае супергетэрадзіннай архітэктуры, у той час як магутнасць значна зніжана . Эквівалентная супергетэрадзінная канструкцыя будзе спажываць больш за 5 Вт для ланцуга прыёмніка. Акрамя таго, прататып платы быў выраблены без прыярытэту памяншэння памеру. Пры належнай кампаноўцы друкаванай платы, а таксама пры інтэграцыі AD9371 на тую ж друкаваную плату, што і паніжальны пераўтваральнік, агульны памер рашэння з выкарыстаннем гэтай архітэктуры можа быць скарочаны ўсяго да 4-6 квадратных цаляў. Гэта сведчыць аб значнай эканоміі памераў у параўнанні з эквівалентным супергетэрадзінным рашэннем, якое было б бліжэй да 8-10 квадратных цаляў.

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў