X- ir Ku-Band mažų formų faktoriaus radijo dizainas

Daugelis kosminės erdvės ir gynybos elektronikos sistemų, esančių „satcom“, radaro ir EW/SIGINT srityse, jau seniai reikalauja prieigos prie dalies arba visų X ir Ku dažnių juostų. Kadangi šios programos perkeliamos į labiau nešiojamas platformas, tokias kaip nepilotuojami orlaiviai (UAV) ir rankiniai radijo imtuvai, labai svarbu sukurti naujus mažos formos faktorius, mažos galios radijo imtuvus, veikiančius X ir Ku diapazonuose, išlaikant labai aukštą spektaklis. Šiame straipsnyje aprašoma nauja aukšto dažnio IF architektūra, kuri drastiškai sumažina imtuvo ir siųstuvo dydį, svorį, galią ir kainą, nepažeidžiant sistemos specifikacijų. Gautoji platforma taip pat yra labiau modulinė, lankstesnė ir programinės įrangos apibrėžta nei esamos radijo konstrukcijos. Įvadas Pastaraisiais metais buvo vis labiau stengiamasi pasiekti didesnį dažnių juostos plotį, didesnį našumą ir mažesnę galią RF sistemose, kartu didinant dažnių diapazoną ir mažinant dydį. Ši tendencija paskatino technologijų patobulinimus, o tai leido geriau nei anksčiau integruoti RF komponentus. Daugelis vairuotojų skatina šią tendenciją. „Satcom“ sistemos mato pageidaujamą duomenų perdavimo greitį iki 4 Gbps, kad būtų galima perduoti ir priimti terabaitus surinktų duomenų per dieną. Šis reikalavimas verčia sistemas veikti Ku- ir Ka-juostoje dėl to, kad šiais dažniais lengviau pasiekti didesnį pralaidumą ir didesnį duomenų perdavimo greitį. Ši paklausa reiškia didesnį kanalų tankį ir didesnį kanalo pralaidumą. Kita didėjančių našumo reikalavimų sritis yra EW ir signalų intelektas. Tokių sistemų nuskaitymo dažnis didėja, todėl reikia sistemų, kurios turi greitą PLL ir platų pralaidumą. Mažesnio dydžio, svorio ir galios (SWaP) ir labiau integruotų sistemų siekimas kyla dėl noro naudoti rankinius įrenginius lauke, taip pat padidinti kanalų tankį didelėse fiksuotos vietos sistemose. Fazinių matricų tobulinimą taip pat įgalina tolesnė RF sistemų integracija į vieną lustą. Kadangi integracija stumia siųstuvus-imtuvus vis mažesnius ir mažesnius, kiekvienam antenos elementui suteikiamas atskiras siųstuvas-imtuvas, o tai savo ruožtu leidžia pereiti nuo analoginio pluošto formavimo prie skaitmeninio pluošto formavimo. Skaitmeninis spindulių formavimas suteikia galimybę vienu metu sekti kelias sijas iš vieno masyvo. Fazinės masyvo sistemos turi daugybę pritaikymų, nesvarbu, ar tai būtų orų radarai, ar EW, ar nukreipti ryšiai. Daugelyje šių programų perėjimas prie aukštesnių dažnių yra neišvengiamas, nes žemesnių dažnių signalo aplinka tampa vis labiau perkrauta. Šiame straipsnyje šie iššūkiai sprendžiami naudojant labai integruotą architektūrą, pagrįstą AD9371 siųstuvu-imtuvu kaip IF imtuvu ir siųstuvu, leidžiančiu pašalinti visą IF pakopą ir su ja susijusius komponentus. Įtrauktas tradicinių sistemų ir šios siūlomos architektūros palyginimas, taip pat pavyzdžiai, kaip ši architektūra gali būti įgyvendinta per tipinį projektavimo procesą. Konkrečiai, naudojant integruotą siųstuvą -imtuvą, galima planuoti tam tikrą išplėstinį dažnį, kurio nėra standartiniame superheterodino stiliaus siųstuvų imtuve. „Superheterodyne“ architektūros apžvalga „Superheterodyne“ architektūra daugelį metų buvo pasirinkta architektūra dėl didelio našumo, kurį galima pasiekti. Superheterodino imtuvo architektūra paprastai susideda iš vienos arba dviejų maišymo pakopų, kurios tiekiamos į analoginį-skaitmeninį keitiklį (ADC). Tipinę superheterodino siųstuvo -imtuvo architektūrą galima pamatyti 1 paveiksle.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,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= „1 pav.“ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp;amp;amp Figūra 1. Tradiciniai X ir Ku juostos superheterodinai priima ir perduoda signalo grandines. Pirmoji konversijos pakopa paverčia aukštyn arba žemyn įvesties RF dažnius į už juostos ribų esantį spektrą. Pirmojo IF dažnis (tarpinis dažnis) priklauso nuo dažnio ir paskatinimo planavimo, taip pat nuo maišytuvo veikimo ir turimų RF priekinės dalies filtrų. Tada pirmasis IF išverčiamas į žemesnį dažnį, kurį ADC gali suskaitmeninti. Nors ADC padarė įspūdingą pažangą gebėdami apdoroti didesnį pralaidumą, jų optimali našumas šiandien yra apie 2 GHz. Esant didesniam įvesties dažniui, yra kompromisų dėl našumo ir. įvesties dažnį, į kurį reikia atsižvelgti, taip pat į tai, kad didesniam įvesties dažniui reikia didesnio laikrodžio dažnio, kuris padidina galią. Be maišytuvų, yra filtrai, stiprintuvai, pakopiniai slopintuvai. Filtravimas naudojamas norint atmesti nepageidaujamus iš juostos (OOB) signalus. Jei jie nepažymėti, šie signalai gali sukurti klaidingą signalą, kuris patenka ant norimo signalo, todėl gali būti sunku arba neįmanoma demoduliuoti. Stiprintuvai nustato sistemos triukšmo rodiklį ir padidėjimą, užtikrindami pakankamą jautrumą mažiems signalams priimti, o ne tiek, kad ADC būtų per daug prisotintas. Dar vienas dalykas, į kurį reikia atkreipti dėmesį, yra tai, kad šiai architektūrai dažnai reikalingi paviršiaus akustinių bangų (SAW) filtrai, kad atitiktų griežtus filtravimo reikalavimus, susijusius su ADC slopinimu. Naudojant SAW filtrus, šie reikalavimai atitinka aštrų riedėjimą. Tačiau taip pat atsiranda didelis vėlavimas ir bangavimas. Superheterodino imtuvo dažnių plano X juosta pavyzdys pateiktas 2 paveiksle. Šiame imtuve norima priimti nuo 8 GHz iki 12 GHz, esant 200 MHz pralaidumui. Norimas spektras sumaišomas su derinamu vietiniu osciliatoriumi (LO), kad būtų sukurtas IF 5.4 GHz dažniu. Tada 5.4 GHz IF sumaišomas su 5 GHz LO, kad būtų sukurtas galutinis 400 MHz IF. Galutinis IF svyruoja nuo 300 MHz iki 500 MHz, tai yra dažnių diapazonas, kuriame daugelis ADC gali gerai veikti.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,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= „2 pav.“ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp;amp;amp Figūra 2. Dažnių plano pavyzdys X juostos imtuvui. Imtuvo specifikacijos-kas svarbu Be gerai žinomų stiprinimo, triukšmo rodiklių ir trečiosios eilės perėmimo taškų specifikacijų, kai kurios tipinės specifikacijos, turinčios įtakos bet kokios imtuvo architektūros dažnių planavimui, apima vaizdo atmetimą, IF atmetimą, savarankiškai suklastotą ir LO spinduliuotę. Vaizdo stimuliavimas - RF už dominančios juostos ribų, kuris susimaišo su LO ir sukuria toną IF. IF atšaukimas - RF dažniu IF, kuris prasiskverbia per filtrą prieš maišytuvą ir rodomas kaip tonas IF. LO spinduliuotė - RF iš LO nutekėjimo į imtuvo grandinės įvesties jungtį. LO spinduliuotė suteikia galimybę būti aptikta, net ir tik priėmimo operacijos metu (žr. 3 pav.).       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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- puslapiai/techniniai straipsniai/x-ir-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure3.png? w = 435 'alt =' 3 pav. & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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; 3 pav. LO spinduliuotė teka atgal per priekinę dalį. Savarankiškai sukeltas klaidingas - paskatinimas IF, atsirandantis dėl laikrodžių ar vietinių generatorių maišymo imtuve. Vaizdo atmetimo specifikacijos taikomos tiek pirmajam, tiek antrajam maišymo etapui. Įprastoje X ir Ku juostos programoje pirmasis maišymo etapas gali būti sutelktas į aukštą IF nuo 5 GHz iki 10 GHz diapazone. Didelis IF yra pageidautinas dėl to, kad vaizdas nukrenta Ftune + 2 × IF, kaip parodyta 4 paveiksle. Taigi kuo didesnis IF, tuo toliau vaizdo juosta nukris. Ši vaizdo juosta turi būti atmesta prieš paleidžiant pirmąjį maišytuvą, kitaip šiame diapazone esanti energija, esanti už juostos, pirmame IF bus rodoma kaip klaidinga. Tai yra viena iš pagrindinių priežasčių, kodėl paprastai naudojami du maišymo etapai. Jei būtų vienas maišymo etapas, kai IF būtų šimtai MHz, vaizdo dažnį būtų labai sunku atmesti imtuvo priekyje.       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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/lt/nukreipimo puslapiai/techniniai straipsniai/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure4.png? w = 435 'alt =' 4 pav. & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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; 4 pav. Vaizdai susimaišo su IF. Vaizdo juosta taip pat egzistuoja antrajam maišytuvui konvertuojant pirmąjį IF į antrąjį IF. Kadangi antrasis IF yra žemesnio dažnio (nuo kelių šimtų MHz iki 2 GHz), pirmojo IF filtro filtravimo reikalavimai gali labai skirtis. Įprastai programai, kai antrasis IF yra keli šimtai MHz, filtruoti gali būti labai sunku naudojant pirmąjį aukšto dažnio IF, kuriam reikalingi dideli pritaikyti filtrai. Dėl didelio dažnio ir paprastai siaurų atmetimo reikalavimų tai dažnai gali būti sunkiausias projektuojamas sistemos filtras. Be vaizdo atmetimo, LO galios lygiai, grįžtantys iš maišytuvo į priėmimo įvesties jungtį, turi būti agresyviai filtruojami. Tai užtikrina, kad naudotojas nebus aptiktas dėl spinduliuojamos galios. Norėdami tai padaryti, LO turėtų būti gerokai už RF pralaidumo juostos, kad būtų užtikrintas tinkamas filtravimas. Pristatome aukštą IF architektūrą Naujausias integruotų siųstuvų-imtuvų pasiūlymas apima AD9371, 300 MHz–6 GHz tiesioginės konversijos siųstuvą-imtuvą su dviem priėmimo ir dviem perdavimo kanalais. Priėmimo ir perdavimo dažnių juostos plotis yra reguliuojamas nuo 8 MHz iki 100 MHz ir gali būti sukonfigūruotas taip, kad veiktų dažnio padalijimas (FDD) arba laiko padalijimas (TDD). Ši dalis yra 12 mm2 pakuotėje ir sunaudoja ~ 3 W energijos TDD režimu arba ~ 5 W FDD režimu. Tobulėjant kvadratinių klaidų taisymo (QEC) kalibravimui, vaizdo atmetimas pasiekiamas nuo 75 dB iki 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; 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/lt/nukreipimo puslapiai/techniniai straipsniai/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure5.png? w = 435 'alt =' 5 pav. & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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; 5 pav. AD9371 tiesioginio konvertavimo siųstuvo-imtuvo blokinė schema. Integruotų siųstuvų-imtuvų IC veikimo pažanga atvėrė naują galimybę. AD9371 turi antrąjį maišytuvą, antrąjį IF filtravimą ir stiprinimą bei kintamo slopinimo ADC, taip pat skaitmeninį filtravimą ir signalų grandinės naikinimą. Šioje architektūroje AD9371, kurio derinimo diapazonas yra nuo 300 MHz iki 6 GHz, galima sureguliuoti iki 3 GHz ir 6 GHz dažnio ir tiesiogiai priimti pirmąjį IF (žr. 6 paveikslą). AD16, esant 19 dB stiprinimui, 3 dB NF ir 40 dBm OIP5.5 esant 9371 GHz dažniui, idealiai nurodomas kaip IF imtuvas.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure6.png?w=435 ' alt='6 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 6 pav. X arba Ku juostos siųstuvas-imtuvas su AD9371 kaip IF imtuvas. Naudojant integruotą siųstuvą-imtuvą kaip IF imtuvą, nebėra susirūpinimo dėl vaizdo per antrąjį maišytuvą, kaip yra superheterodino imtuvo atveju. Tai gali žymiai sumažinti filtravimą, reikalingą pirmoje IF juostoje. Tačiau vis tiek turi būti atliktas tam tikras filtravimas, kad būtų atsižvelgiama į antrosios eilės efektus imtuve. Pirmoji IF juosta dabar turėtų užtikrinti filtravimą du kartus didesniu už pirmąjį IF dažnį, kad būtų panaikinti šie efektai – daug lengviau nei filtruoti antrą vaizdą ir antrąjį LO, kuris gali būti net keli šimtai MHz. Šie filtravimo reikalavimai paprastai gali būti sprendžiami pigiai, nedideli LTCC filtrai. Šis dizainas taip pat suteikia didelį sistemos lankstumą ir gali būti lengvai pakartotinai naudojamas įvairioms reikmėms. Vienas lankstumo būdų yra IF dažnio pasirinkimas. Bendra IF pasirinkimo taisyklė yra nustatyti, kad diapazonas yra nuo 1 GHz iki 2 GHz didesnis nei pageidaujamas spektro pralaidumas naudojant priekinį filtravimą. Pavyzdžiui, jei dizaineris nori 4 GHz dažnių juostos pločio nuo 17 GHz iki 21 GHz per priekinį filtrą, IF gali būti dedamas 5 GHz dažniu (1 GHz didesnis už norimą 4 GHz dažnių juostos plotį). Tai leidžia realizuoti filtravimą priekinėje dalyje. Jei pageidaujama tik 2 GHz dažnių juostos pločio, galima naudoti 3 GHz IF. Be to, dėl AD9371 programinės įrangos apibrėžiamo pobūdžio, nesunku pakeisti IF kognityvinėms radijo programoms, kur galima išvengti blokuojančių signalų juos aptikus. Lengvai reguliuojamas AD9371 pralaidumas nuo 8 MHz iki 100 MHz leidžia išvengti trikdžių šalia dominančio signalo. Turėdami aukštą integravimo į aukštą IF architektūrą lygį, mes gauname imtuvo signalo grandinę, kuri užima apie 50% vietos, reikalingos lygiaverčiam superheterodinui, tuo pačiu sumažinant energijos suvartojimą 30%. Be to, didelė IF architektūra yra lankstesnis imtuvas nei superheterodino architektūra. Ši architektūra įgalina mažas SWaP rinkas, kuriose pageidaujamas mažas dydis neprarandant našumo. Imtuvo dažnių planavimas naudojant aukštą IF architektūrą Vienas iš didelės IF architektūros privalumų yra galimybė suderinti IF. Tai gali būti ypač naudinga bandant sukurti dažnio planą, kad būtų išvengta bet kokių trukdančių paskatų. Jei gautas signalas susimaišo su maišytuvu esančiu LO ir gali sugeneruoti m × n paskatinimą, kuris nėra pageidaujamas tonas IF diapazone, gali atsirasti trukdymas. Maišytuvas generuoja išėjimo signalus ir paskatina pagal lygtį m × RF ± n × LO, kur m ir n yra sveikieji skaičiai. Gautas signalas sukuria m × n paskatinimą, kuris gali patekti į IF juostą, o tam tikrais atvejais norimas tonas gali sukelti kryžminį sukimąsi tam tikru dažniu. Pvz., Jei stebime sistemą, skirtą priimti nuo 12 GHz iki 16 GHz su IF esant 5.1 GHz dažniui, kaip parodyta 7 paveiksle, m × n vaizdo dažnius, sukeliančius paskatinimą pasirodyti juostoje, galima rasti pagal šią lygtį : amp ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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 pav. & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; 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 pav. Nuo 12 GHz iki 16 GHz imtuvo ir siųstuvo aukšta IF architektūra. Šioje lygtyje RF yra RF dažniai, esantys maišytuvo įėjime, dėl kurių IF sumažėja tonas. Iliustracijai panaudokime pavyzdį. Jei imtuvas sureguliuotas iki 13 GHz, tai reiškia, kad LO dažnis yra 18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz). Įtraukus šias reikšmes į ankstesnę lygtį ir leidžiant m ir n svyruoti nuo 0 iki 3, gauname tokią RF lygtį: Rezultatai pateikti šioje lentelėje: 1 lentelė. M × N parazitinių lentelė 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 Lentelės pirmoje eilutėje/ketvirtame stulpelyje rodomas norimas 13 GHz signalas, kuris yra 1 × 1 produkto maišytuve rezultatas. Penktame stulpelyje/ketvirtoje eilutėje ir aštuntame stulpelyje/trečioje eilutėje rodomi potencialiai probleminiai dažnių juostos dažniai, kurie gali būti rodomi kaip atotrūkis juostoje. Pavyzdžiui, 15.55 GHz signalas yra norimo diapazono nuo 12 GHz iki 16 GHz diapazone. Įvesties tonas, esant 15.55 GHz, susimaišo su LO, kad būtų sukurtas 5.1 GHz tonas (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz). Kitos eilutės (2, 3, 4, 6, 7 ir 9) taip pat gali sukelti problemų, tačiau dėl to, kad jos yra už juostos ribų, jas galima filtruoti naudojant įvesties pralaidumo filtrą. Skausmo lygis priklauso nuo kelių veiksnių. Pagrindinis veiksnys yra maišytuvo našumas. Kadangi maišytuvas iš esmės yra netiesinis įrenginys, dalyje yra daug harmonikų. Priklausomai nuo to, kaip gerai suderinami maišytuvo viduje esantys diodai ir kaip gerai maišytuvas yra optimizuotas klaidingiems rezultatams, bus nustatyti išvesties lygiai. Maišytuvo paskatinimo diagrama paprastai yra įtraukta į duomenų lapą ir gali padėti nustatyti šiuos lygius. Maišytuvo sukimo diagramos pavyzdys pateiktas 2 lentelėje, skirtas HMC773ALC3B. Diagrama nurodo atramų dBc lygį, palyginti su norimu 1 × 1 tonu. 2 lentelė. Maišytuvas Tiesiakrumpliai diagrama už 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 Naudodami šią pagreitintą diagramą kartu su 1 lentelėje pateiktos analizės išplėtimu, galime sukurti visą vaizdą apie tai, kokie m × n vaizdo tonai gali trikdyti mūsų imtuvą ir kokio lygio. Skaičiuoklė gali būti sugeneruota naudojant išvestį, panašią į pavaizduotą 8 paveiksle.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure8.png?w=435 ' alt='8 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 8 pav. m × n vaizdų nuo 12 GHz iki 16 GHz imtuvui. 8 paveiksle mėlyna dalis rodo norimą pralaidumą. Linijos rodo skirtingus m × n vaizdus ir jų lygius. Iš šios diagramos lengva suprasti, kokie filtravimo reikalavimai reikalingi prieš maišytuvą, kad būtų patenkinti trukdžių reikalavimai. Šiuo atveju yra keletas vaizdo švyturių, kurie patenka į juostą ir kurių negalima filtruoti. Dabar pažvelgsime į tai, kaip didelės IF architektūros lankstumas leidžia mums apeiti kai kuriuos iš šių paskatų, o tai superheterodino architektūra neleidžia. Trukdžių vengimas imtuvo režimu 9 paveikslo diagrama rodo panašų dažnių planą, kuris svyruoja nuo 8 GHz iki 12 GHz, o numatytasis IF yra 5.1 GHz. Šioje diagramoje pateikiamas kitoks maišytuvo atramų vaizdas, parodant centrinį melodijų dažnį ir m × n vaizdo dažnis, priešingai nei paskatinimo lygis, kaip parodyta anksčiau. Paryškinta 1: 1 įstrižainės linija šioje diagramoje rodo norimą 1 × 1 atramą. Kitos grafiko linijos žymi m × n vaizdų. Kairėje šio paveikslo pusėje yra atvaizdavimas be lankstumo IF derinime. Šiuo atveju IF yra 5.1 GHz. Esant 10.2 GHz melodijų dažniui, 2 × 1 vaizdo posūkis kerta norimą signalą. Tai reiškia, kad jei esate sureguliuotas iki 10.2 GHz, yra didelė tikimybė, kad netoliese esantis signalas gali blokuoti dominančio signalo priėmimą. Dešiniajame brėžinyje parodytas šios problemos sprendimas naudojant lankstų IF derinimą. Šiuo atveju IF perjungia iš 5.1 GHz į 4.1 GHz netoli 9.2 GHz. Tai apsaugo nuo kryžminio spurto.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure9.png?w=435 ' alt='9 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 9 pav. m × n kryžminimo atrama be IF lankstumo (viršuje) ir išvengiama kryžminimo su IF derinimu (apačioje). Tai tik paprastas pavyzdys, kaip galima išvengti blokuojančių signalų naudojant aukštą IF architektūrą. Kartu su intelektualiais algoritmais, leidžiančiais nustatyti trukdžius ir apskaičiuoti naujus galimus IF dažnius, yra daug galimų būdų, kaip sukurti imtuvą, kuris galėtų prisitaikyti prie bet kokios spektrinės aplinkos. Tai taip paprasta, kaip nustatyti tinkamą IF tam tikrame diapazone (paprastai nuo 3 GHz iki 6 GHz), tada perskaičiuoti ir užprogramuoti LO pagal tą dažnį. Siųstuvo dažnio planavimas naudojant aukštą IF architektūrą Kaip ir planuojant priėmimo dažnį, galima pasinaudoti lanksčia aukšto IF architektūros prigimtimi, kad būtų pagerintos klaidingos siųstuvo charakteristikos. Tuo tarpu imtuvo pusėje dažnio turinys yra šiek tiek nenuspėjamas. Perdavimo pusėje lengviau nuspėti siųstuvo išvesties klaidą. Šį RF turinį galima numatyti pagal šią lygtį: Kai IF yra iš anksto nustatytas ir nustatomas pagal AD9371 derinimo dažnį, LO nustatomas pagal pageidaujamą išėjimo dažnį. Panaši maišytuvo diagrama, kaip buvo padaryta imtuvo kanalui, gali būti sukurta perdavimo pusėje. Pavyzdys parodytas 10 paveiksle. Šioje diagramoje didžiausios paskatos yra vaizdas ir LO dažniai, kuriuos galima išfiltruoti iki norimo lygio naudojant pralaidumo filtrą po maišytuvo. FDD sistemose, kuriose klaidinga išvestis gali sumažinti šalia esantį imtuvą, juostoje esantys impulsai gali būti problemiški, todėl čia gali praversti IF derinimo lankstumas. 10 paveiksle pateiktame pavyzdyje, jei naudojamas statinis 5.1 GHz IF, siųstuvo išvestyje bus kryžminis postūmis, kuris bus beveik 15.2 GHz. Sureguliavus IF iki 4.3 GHz, kai derinimo dažnis yra 14 GHz, galima išvengti kryžminio impulso. Tai pavaizduota 11 paveiksle.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure10.png?w=435 ' alt='10 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 10 pav. Išvestis klaidinga be filtravimo.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure11.png?w=435 ' alt='11 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 11 pav. Statinis IF sukelia kryžminį stimulą (viršuje), IF derinimas, kad būtų išvengta kryžminio stimuliavimo (apačioje). Projektavimo pavyzdys – plačiajuostė FDD sistema Siekiant parodyti našumą, kurį galima pasiekti naudojant šią architektūrą, imtuvo ir siųstuvo FDD sistemos prototipas buvo sukurtas su jau parduodamais analoginių įrenginių komponentais ir sukonfigūruotas veikti nuo 12 GHz iki 16 GHz priėmimo dažnių juostoje, ir 8 GHz iki 12 GHz veikimo perdavimo juostoje. Našumo duomenims rinkti buvo naudojamas 5.1 GHz IF. Priėmimo kanalo LO diapazonas buvo nustatytas nuo 17.1 GHz iki 21.1 GHz, o perdavimo kanalo - nuo 13.1 GHz iki 17.1 GHz. Prototipo blokinė schema parodyta 12 paveiksle. Šioje diagramoje X ir Ku keitiklio plokštė rodoma kairėje, o AD9371 vertinimo kortelė - dešinėje.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure12.png?w=435 ' alt='12 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 12 pav. X ir Ku-band imtuvo ir siųstuvo FDD prototipo sistemos blokinė schema. Sustiprinimo, triukšmo ir IIP3 duomenys buvo surinkti gavimo žemyn keitiklyje ir parodyti 13 paveiksle (viršuje). Apskritai padidėjimas buvo ~ 20 dB, NF - ~ 6 dB, o IIP3 - ~ -2 dBm. Tam tikrą papildomą stiprinimo niveliavimą galima atlikti naudojant ekvalaizerį arba stiprinimo kalibravimą galima atlikti naudojant AD9371 kintamąjį slopintuvą.       &amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp;amp amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;lt;img src='https://www.analog.com/-/ media/analog/en/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure13.png?w=435 ' alt='13 pav.'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp,amp amp;amp;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; 13 pav. Ku juostos imtuvo duomenys (viršuje), X juostos siųstuvo duomenys (apačioje). Taip pat buvo išmatuotas perdavimo srovės keitiklis, registruojantis jo padidėjimą, 0 P1dB ir OIP3. Šie duomenys pavaizduoti pagal dažnį 13 paveiksle (apačioje). Stiprinimas yra ~ 27 dB, P1 dB ~ 22 dBm, o OIP3 - 32 dBm. Kai ši plokštė yra sujungta su integruotu siųstuvu -imtuvu, bendrosios priėmimo ir perdavimo specifikacijos yra tokios, kaip parodyta 3 lentelėje. 3 lentelė. Bendro sistemos našumo Rx lentelė, nuo 12 GHz iki 16 GHz Tx, nuo 8 GHz iki 12 GHz stiprinimas 36 dB išėjimo galia 23 dBm triukšmas 6.8 pav. ) –132 dBm OP3dB 3 dBm In-Band m × n –3 dBc In-Band Spurs –31 dBc Galia 33 W Galia 1 W Apskritai imtuvo veikimas atitinka superheterodino architektūrą, o galia labai sumažėja . Lygiavertė superheterodino konstrukcija imtuvo grandinei sunaudotų daugiau nei 5 W. Be to, plokštės prototipas buvo pagamintas be prioriteto mažinti dydį. Taikant tinkamus PCB išdėstymo metodus, taip pat integruojant AD9371 į tą pačią PCB kaip ir žemo dažnio keitiklį, bendras šios architektūros sprendimo dydis gali būti sutankintas iki 4–6 kvadratinių colių. Tai rodo reikšmingą dydžio sutaupymą, palyginti su lygiaverčiu superheterodino tirpalu, kuris būtų artimesnis 8–10 kvadratinių colių.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas