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集成式RF采样收发器支撑快速跳频、多频带和多形式操作

  2019年04月08日  

  作者:德州仪器高速数据转化器运用司理Matthias Feulner

  最新的直接无线射频(RF) - 采样收发器 – 包含德州仪器的AFE7444和AFE7422设备,别离支撑四个和两个天线信道 – 供给多种强壮功用,使得多种先进的体系特性,如多频带和多形式操作,以及变频和快速跳频成为可能。这些功用从体系概念来看变得日益遍及,如多功用阵列,大型相控阵天线的不同子阵列可配备为依据状况或使命需求而履行多种功用;这包含雷达、通讯或电子战(EW)功用,如图1所示。

  图 1

  多功用相控阵列体系

  此外,这些体系常常需求完成快速跳频,以便经过重复或恣意的序列逐步调整到作业频率,如图 2所示。如此履行能够防止人为搅扰、防备信号勘探或便于施行防电子诈骗技能(电子诈骗:篡改雷达反射信号的电子签名)。

  图 2

  跨过多个奈奎斯特区的频率捷变操作

  为进一步了解这些功用,让咱们首先来研究一下集成式RF采样收发器的功用模块,如图 3所示。

  图 3

  AFE7444/AFE7422 RF采样收发器的功用模块

  当接纳器与发送器结合运用时,这些功用模块将以下列办法供给增强功用:

  · 跨过从几MHz直至6 GHz的极宽的RF频率规模进行操作,处理十分广泛的非瞬间带宽,最高可达1.5 GHz。

  · 数字信号处理模块,支撑聚合宽和聚合多种子带或波形,每个子带或波形可在接纳或发送侧作为独立的数字数据流进行处理。

  多频带或多形式信号处理

  现在让咱们来考虑经过运用宽频带采样、组成以及数字处理功用,来处理多频带或多形式信号的运用事例。如图 4所示。

  图 4

  运用AFE7422和AFE7444的多频带发送和接纳配备

  此设置会生成多频带信号,该信号包含三个不同的子带,总带宽为2.75 GHz。接纳器在跨过多个奈奎斯特区的整个频带中采样,然后将采样数据馈送到数字下变频模块(具有多个并联级)。办法是经过独立的数字操控振荡器(NCO)和数字混频器,挑选多个子带并将它们转变为基频信号。运用抽选,然后依据单个信号的带宽,下降输出采样率,并按捺带外减损。

  相反地,在发送侧,各个数字输入流输入到多个并联的数字上变频级中,上变频将把基频信号转化为其相应的方针频率。然后,数据将被超抽样至RF数模转化器(DAC)输出采样率,经过最终一级中的RF DAC组成一个兼并后的宽频带信号(规模从700 MHz到3.45 GHz)。

  变频和跳频

  您能够经过仅挑选单个频带,并运用内部数字环回,然后在从头发送该信号之前对所选的子带运用频移,然后扩展前一个事例。如图 5所示。

  图 5

  运用AFE7444/AFE7422完成变频或跳频

  此设置可捕获前文所述的多频带信号。数字下变频模块挑选一个独立的子带,将其转化为基频信号并经过数字滤波器传递。数字滤波器会铲除带外减损,如谐波或混频产品。芯片内数字环回途径,支撑直接将数字接纳器的数字输出数据馈送入发送器途径,而无需脱离芯片,而且不用衔接任何额定的处理设备。

  只需把滤波后的信号向上变频回为开始接纳的频率,便打造出片上数字中继器。为了布置跳频发送器,需求将发送器部分的NCO编程使其输出所需的新频率,然后从头发送频移信号。如图 5中频谱分析仪图谱中的黄色迹线所示,并将其与开始接纳的多频带频谱(绿色迹线)相比较。

  图 6

  振荡器上的频率跃迁

  到现在为止,我举例说明了基本概念,相似的办法能够用于支撑其它运用事例,包含:

  · 多频带变频。由于运用了多个并联的数字下变频和上变频模块,所以您能够接纳并将多频带信号解聚合为多个独立的子带信号,然后对每个子带信号运用独立的频移,并经片上内部数字环回馈送入发送器途径,在到达新的频率后从头发送子带信号。

  · 快速跳频。由于咱们能够从头编程NCO然后在几毫秒内获得更新的频率,或轮番运用乒乓形式下每个信号途径上可用的多个NCO,就能够接纳并依照重复性或恣意序列发送频率捷变信号。这两种频率之间的转化如图 6所示。

  · 斜坡发生/直接数字组成形式。用于每个发送器的内置正弦波音频发生器,都支撑生成雷达体系常用的频率斜坡和调频接连波(FMCW)。

  · 同步宽频带扫描和窄频带观测。由于每个接纳器前端采样级都能够衔接多个数字处理级,所以您能够挑选为宽频带形式配备一个接纳途径。输出跨过奈奎斯特全频带的采样数据,并观测最高可达1.5 GHz的非瞬间带宽,从而扫描是否有任何信号的存在。与此同时,您能够配备窄频带抽选形式的第二个途径,扩大后准确分析在宽频带形式下勘探到的一切信号。

标签:德州仪器我要反应
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