如何實現(xiàn)X和Ku波段小尺寸無線電的設計

　　衛(wèi)星通信、雷達和信號情報（SIGINT）領域的許多航空航天和防務電子系統(tǒng)早就要求使用一部分或全部X和Ku頻段。隨著這些應用轉(zhuǎn)向更加便攜的平臺，如無人機（UAV）和手持式無線電等，開發(fā)在X和Ku波段工作，同時仍然保持極高性能水平的新型小尺寸、低功耗無線電設計變得至關重要。本文介紹一種新型高中頻架構，其顯著削減了接收機和發(fā)射機的尺寸、重量、功耗與成本，而系統(tǒng)規(guī)格不受影響。由此產(chǎn)生的平臺與現(xiàn)有無線電設計相比，模塊化程度、靈活性和軟件定義程度也更高。

　　簡介

　　近年來，推動RF系統(tǒng)實現(xiàn)更寬帶寬、更高性能、更低功耗，同時提高頻率范圍并縮小尺寸的力量越來越強大。這一趨勢已成為技術進步的驅(qū)動力，RF器件的集成度遠超以往所見。有許多因素在推動這一趨勢。衛(wèi)星通信系統(tǒng)為了發(fā)送和接收每天收集到的數(shù)TB數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)速率的要求已達到4 Gbps。這一要求推動系統(tǒng)的工作頻率提高到Ku和Ka波段，原因是在這些頻率上更容易實現(xiàn)更寬的帶寬和更高的數(shù)據(jù)速率。這勢必導致通道密度更高，每通道的帶寬更寬。在信號情報領域，性能要求也在不斷提高。此類系統(tǒng)的掃描速率越來越高，故而要求系統(tǒng)具有快速調(diào)諧PLL和寬帶寬覆蓋范圍。對尺寸更小、重量更輕、功耗更低（SWaP）和集成度更高系統(tǒng)的需求，源于業(yè)界希望在現(xiàn)場操作手持式設備，以及希望提高大型固定位置系統(tǒng)的通道密度。相控陣的發(fā)展同樣得益于單芯片RF系統(tǒng)集成度的提高。集成讓收發(fā)器越來越小，使得每個天線元件都可以有自己的收發(fā)器，進而促使模擬波束賦形向數(shù)字波束賦形轉(zhuǎn)變。通過數(shù)字波束賦形，單一陣列可以同時追蹤多個波束。相控陣系統(tǒng)應用廣泛，包括天氣雷達和定向通信等。由于低頻信號環(huán)境變得越來越擁堵，許多應用不可避免地要求提高頻率。本文介紹如何利用一種高度集成的架構來應對上述挑戰(zhàn)，該架構將AD9371收發(fā)器用作中頻接收機和發(fā)射機，使得整個中頻級及其相關器件都可以從系統(tǒng)中移除。文中比較了傳統(tǒng)系統(tǒng)與提議的架構，并舉例說明了如何通過典型設計流程來實現(xiàn)此架構。具體說來，使用集成收發(fā)器可以實現(xiàn)一些高級頻率規(guī)劃，這是標準超外差樣式收發(fā)器做不到的。