X- և Ku-Band փոքր ձևի գործոնների ռադիոյի ձևավորում

Սատկոմի, ռադիոտեղորոշման և EW/SIGINT դաշտերի տիեզերագնացության և պաշտպանական էլեկտրոնիկայի շատ համակարգեր վաղուց պահանջում են մուտք դեպի X և Ku հաճախականությունների մի մաս, կամ ամբողջը: Քանի որ այս հավելվածները տեղափոխվում են ավելի շարժական հարթակներ, ինչպիսիք են անօդաչու թռչող սարքերը (ԱԹՍ) և ձեռքի ռադիոկայանները, շատ կարևոր է մշակել նոր փոքր ձևի գործոն, ցածր էներգիայի ռադիոնախագծեր, որոնք գործում են X և Ku տիրույթներում՝ միաժամանակ պահպանելով շատ բարձր մակարդակները: կատարումը: Այս հոդվածը նախանշում է IF նոր բարձր հաճախականությամբ ճարտարապետություն, որը կտրուկ նվազեցնում է ինչպես ստացողի, այնպես էլ հաղորդիչի չափերը, քաշը, հզորությունը և արժեքը `առանց ազդելու համակարգի բնութագրերի վրա: Ստացված հարթակը նաև ավելի մոդուլային, ճկուն և ծրագրային ապահովված է, քան գոյություն ունեցող ռադիո նախագծերը: Ներածություն Վերջին տարիներին անընդհատ աճում է ՌԴ համակարգերում ավելի լայն թողունակության, ավելի բարձր կատարողականի և ավելի ցածր հզորության հասնելու ջանքերը `միաժամանակ մեծացնելով հաճախականությունների տիրույթը և նվազեցնելով դրանց չափը: Այս միտումը հանդիսանում է տեխնոլոգիայի կատարելագործման շարժիչ ուժ, ինչը թույլ է տվել ավելի մեծ ինտեգրում ՌԴ բաղադրիչներից, քան նախկինում էր: Կան շատ վարորդներ, ովքեր դրդում են այս միտումը: Satcom համակարգերը տեսնում են տվյալների մինչև 4 Գբիթ / վրկ տվյալների ցանկալի արագություն ՝ օրական հավաքված տվյալների փոխանցման և ստացման տերաբայթին աջակցելու համար: Այս պահանջը դրդում է համակարգերին գործել Ku- և Ka- գոտում `պայմանավորված այն հանգամանքով, որ ավելի լայն թողունակություն և տվյալների ավելի բարձր արագություն ավելի հեշտ է հասնել այդ հաճախականությունների վրա: Այս պահանջարկը նշանակում է ալիքների ավելի մեծ խտություն և մեկ ալիքի ավելի լայն թողունակություն: Կատարողականության բարձրացման մեկ այլ ոլորտ է EW- ն և ազդանշանների հետախուզությունը: Նման համակարգերի համար սկանավորման դրույքաչափերը մեծանում են ՝ առաջացնելով այնպիսի համակարգերի կարիք, որոնք ունեն արագ կարգաբերման PLL և լայն թողունակության ծածկույթ: Ավելի փոքր չափի, քաշի և հզորության (SWaP) և ավելի ինտեգրված համակարգերի մղումը բխում է դաշտում ձեռքի սարքեր գործարկելու ցանկությունից, ինչպես նաև մեծ ֆիքսված տեղադրման համակարգերում ալիքների խտության բարձրացումից: Փուլային զանգվածների առաջխաղացումը հնարավոր է դառնում նաև մեկ համակարգում ՌԴ համակարգերի հետագա ինտեգրման միջոցով: Քանի որ ինտեգրացիան մղում է հաղորդիչները ավելի ու ավելի փոքր, այն թույլ է տալիս յուրաքանչյուր ալեհավաքի տարրին իր սեփական հաղորդիչը, որն իր հերթին հնարավորություն է տալիս անցնել անալոգային ճառագայթային ձևավորումից դեպի թվային ճառագայթաձև: Թվային ճառագայթների ձևավորումը հնարավորություն է տալիս միաժամանակ հետևել մի քանի ճառագայթներից մեկ զանգվածից: Hasանգվածային փուլային համակարգերն ունեն բազմաթիվ ծրագրեր ՝ անկախ եղանակային ռադարներից, EW ծրագրերից կամ ուղղորդված հաղորդակցություններից: Այս ծրագրերից շատերում ավելի բարձր հաճախականությունների մղումն անխուսափելի է, քանի որ ցածր հաճախականությունների ազդանշանային միջավայրը դառնում է ավելի ծանրաբեռնված: Այս հոդվածում այս մարտահրավերները լուծվում են ՝ օգտագործելով AD9371 ստացողի վրա հիմնված ինտեգրված ճարտարապետություն ՝ որպես IF ընդունիչ և հաղորդիչ, ինչը թույլ է տալիս հեռացնել IF- ի մի ամբողջ փուլի և դրա հետ կապված բաղադրիչների: Ներառված է ավանդական համակարգերի և այս առաջարկվող ճարտարապետության համեմատությունը, ինչպես նաև օրինակներ, թե ինչպես կարող է այս ճարտարապետությունը կիրառվել տիպիկ նախագծման գործընթացի միջոցով: Մասնավորապես, ինտեգրված հաղորդիչի օգտագործումը թույլ է տալիս որոշակի առաջադեմ հաճախականության պլանավորում, որը հասանելի չէ ստանդարտ սուպերհետերոդին ոճի հաղորդիչում: Սուպերհետերոդինի ճարտարապետության ակնարկ Սուպերհետերոդինյան ճարտարապետությունը երկար տարիներ եղել է ընտրված ճարտարապետությունը `բարձր կատարողականի շնորհիվ, որին կարելի է հասնել: Սուպերհերոդոդինային ընդունիչ ճարտարապետությունը սովորաբար բաղկացած է մեկ կամ երկու խառնման փուլից, որոնք սնվում են անալոգային-թվային փոխարկիչով (ADC): Տիպիկ սուպերհետերոդինային հաղորդիչի ճարտարապետությունը կարելի է տեսնել Նկար 1-ում:       Ընդլայնված ուժեղացուցիչ, ուժեղացուցիչ & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; www.analog.com/-/media/analog/hy/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure1.png?w=435 'alt = «Նկար 1» & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; am; Գծապատկեր 1: Ավանդական X- և Ku- ժապավենների գերհերոդոդինը ընդունում և փոխանցում է ազդանշանային շղթաներ: Փոխակերպման առաջին փուլը վերափոխում կամ ներքև փոխարկում է ՌԴ մուտքային հաճախականությունները դեպի սպեկտրից դուրս: Առաջին IF- ի (միջանկյալ հաճախականությունը) հաճախականությունը կախված է հաճախականությունից և խթանման պլանավորումից, ինչպես նաև խառնիչի կատարումից և ՌԴ առջևի հատվածի հասանելի զտիչներից: Առաջին IF- ն այնուհետև թարգմանվում է ավելի ցածր հաճախականության, որը ADC- ն կարող է թվայնացնել: Չնայած ADC- ները տպավորիչ առաջընթաց են գրանցում ավելի բարձր թողունակություններ մշակելու ունակության մեջ, սակայն դրանց վերին սահմանն այսօր մոտ 2 ԳՀց է `օպտիմալ կատարման համար: Ավելի բարձր մուտքային հաճախականությունների դեպքում կան փոխզիջումներ կատարողականի և դրա միջև: մուտքագրման հաճախականությունը, որը պետք է հաշվի առնել, ինչպես նաև այն փաստը, որ մուտքի ավելի բարձր տեմպերը պահանջում են ժամացույցի ավելի բարձր արագություններ, որոնք առաջ են բերում էներգիա: Բացի խառնիչներից, կան զտիչներ, ուժեղացուցիչներ և աստիճանի թուլացումներ: Theտումը օգտագործվում է ժապավենից (OOB) անցանկալի ազդանշանները մերժելու համար: Եթե ​​չստուգվեն, այս ազդանշանները կարող են ստեղծել կեղծ, որը ընկնում է ցանկալի ազդանշանի վրա ՝ դժվար կամ անհնար դարձնելով ապամոդուլյացիան: Ուժեղացուցիչները սահմանում են համակարգի աղմուկի ցուցանիշը և շահույթը ՝ ապահովելով համարժեք զգայունություն փոքր ազդանշաններ ստանալու համար, մինչդեռ այնքան էլ չեն ապահովում, որ ADC- ն ավելի հագեցած լինի: Լրացուցիչ մեկ բան պետք է նշել, որ այս ճարտարապետությունը հաճախ պահանջում է մակերեսային ձայնային ալիքի (SAW) զտիչներ `ADC- ում հակալիզացման համար խիստ զտման պահանջներին համապատասխանելու համար: Այս պահանջներին բավարարելու համար SAW զտիչներով գալիս է կտրուկ շրջանառություն: Այնուամենայնիվ, ներդրվում են նաև զգալի ուշացում, ինչպես նաև ծածանք: X-band- ի սուպերհերոդոդինային ընդունիչ հաճախականությունների ծրագրի օրինակ ներկայացված է Նկար 2-ում: Այս ընդունիչում ցանկալի է ստանալ 8 ԳՀց և 12 ԳՀց միջակայք ՝ 200 ՄՀց թողունակությամբ: Theանկալի սպեկտրը խառնվում է կարգավորելի տեղային տատանումների (LO) հետ `առաջացնելով IF 5.4 ԳՀց հաճախականությամբ: 5.4 ԳՀց IF- ն այնուհետև խառնվում է 5 ԳՀց LO- ի հետ ՝ արտադրելով վերջնական 400 ՄՀց IF: Վերջնական IF- ն տատանվում է 300 ՄՀց -ից մինչև 500 ՄՀց հաճախականության միջակայքում, որտեղ շատ ADC- ներ կարող են լավ գործել:       Ընդլայնված ուժեղացուցիչ, ուժեղացուցիչ & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; www.analog.com/-/media/analog/hy/landing-pages/technical-articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure2.png?w=435 'alt = «Նկար 2» & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; am; Գծապատկեր 2: Հաճախականության պլանի օրինակ `X- տիրույթի ընդունիչի համար: Ստացողի բնութագրերը. Ինչ նշանակություն ունի Բացի հայտնի շահույթից, աղմուկից և երրորդ կարգի միջակետերի բնութագրերից, որոշ ստանդարտ բնութագրեր, որոնք ազդում են ընդունիչի ցանկացած ճարտարապետության հաճախականության պլանավորման վրա, ներառում են պատկերի մերժումը, IF- ի մերժումը, ինքնաստեղծ կեղծ և LO ճառագայթումը: Պատկերների խթանում - ՌԴ հետաքրքրության շրջանակից դուրս, որը խառնվում է LO- ի հետ ՝ IF- ում տոնայնություն ստեղծելու համար: IF spurs - RF IF հաճախականությամբ, որը սողալով անցնում է զտիչով ՝ խառնիչից առաջ և հայտնվում է որպես IF ֆոն: LO ճառագայթում - RF- ից LO- ից արտահոսք դեպի ընդունիչ շղթայի մուտքային միակցիչ: LO ճառագայթումը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել, նույնիսկ այն դեպքում, երբ միայն ընդունման գործողության մեջ է (տե՛ս նկար 3):       & 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/hy/landing- էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure3.png? w = 435 'alt =' Նկար 3 '& amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; gt; Գծապատկեր 3: LO ճառագայթումը հետ է արտահոսում առջևի ծայրով: Ինքնաստեղծ կեղծ - ​​խթանում է IF- ի դեպքում, որն առաջանում է ստացողի ժամացույցների կամ տեղական տատանումների խառնուրդից: Պատկերի մերժման բնութագրերը կիրառվում են ինչպես առաջին, այնպես էլ երկրորդ խառնման փուլում: X- և Ku-Band- ի համար բնորոշ կիրառման մեջ առաջին խառնման փուլը կարող է կենտրոնանալ բարձր IF- ի շուրջ `5 ԳՀց-ից 10 ԳՀց միջակայքում: Բարձր IF-ն այստեղ ցանկալի է, քանի որ պատկերն ընկնում է Ftune + 2 × IF մակարդակում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4-ում: Այսպիսով, որքան բարձր է IF- ը, այնքան ավելի հեռու կընկնի պատկերի խումբը: Այս պատկերի ժապավենը պետք է մերժվի նախքան առաջին խառնիչին հարվածելը, հակառակ դեպքում այս տիրույթում տիրող էներգիայից դուրս գալը կեղծ կլինի առաջին IF- ում: Սա հիմնական պատճառներից մեկն է, թե ինչու են սովորաբար օգտագործվում խառնման երկու փուլերը: Եթե ​​լիներ միախառնման մեկ փուլ, եթե IF- ն հարյուրավոր ՄՀց էր, ապա պատկերի հաճախականությունը շատ դժվար կլիներ մերժել ընդունիչի առջևի մասում:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/ -/media/analog/hy/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure4.png? w = 435 'alt =' Նկար 4 '& amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 4: Պատկերները խառնվում են ԵԹԵ: Պատկերի գոտի կա նաև երկրորդ խառնիչի համար՝ առաջին IF-ը երկրորդ IF-ի վերածելիս: Քանի որ երկրորդ IF-ի հաճախականությունն ավելի ցածր է (մի քանի հարյուր ՄՀց-ից մինչև 2 ԳՀց), առաջին IF ֆիլտրի զտման պահանջները կարող են բավականին տարբեր լինել: Տիպիկ հավելվածի համար, որտեղ երկրորդ IF- ն մի քանի հարյուր ՄՀց է, զտումը կարող է շատ դժվար լինել առաջին հաճախականությամբ բարձր հաճախականությամբ, որը պահանջում է մեծ սովորական զտիչներ: Սա հաճախ կարող է լինել համակարգում նախագծման ամենադժվար զտիչը `բարձր հաճախականության և, որպես կանոն, մերժման պահանջների պատճառով: Բացի պատկերի մերժումից, խառնիչից դեպի ընդունիչ մուտքի միակցիչ վերադարձվող LO հզորության մակարդակները պետք է ագրեսիվ զտվեն: Սա երաշխավորում է, որ օգտագործողը չի կարող հայտնաբերվել ճառագայթվող հզորության պատճառով: Դա իրականացնելու համար LO- ն պետք է տեղադրվի ՌԴ անցման գոտուց դուրս `ապահովելու համար համապատասխան զտման իրականացումը: Ներկայացնելով Բարձր IF ճարտարապետությունը Ինտեգրված հաղորդիչ սարքերի վերջին առաջարկը ներառում է AD9371- ը, 300 ՄՀց -ից մինչև 6 ԳՀց հաճախականությամբ փոխարկիչ `երկու ստացող և երկու հաղորդիչ ալիքներով: Ընդունման և փոխանցման թողունակությունը կարգավորելի է 8 ՄՀց-ից մինչև 100 ՄՀց և կարող է կազմաձևվել հաճախականության բաժանման դուպլեքս (FDD) կամ ժամանակի բաժանման դուպլեքս (TDD) աշխատանքի համար: Մասը տեղադրված է 12 մմ 2 փաթեթում և սպառում է ~ 3 Վտ էներգիա TDD ռեժիմում, կամ ~ 5 Վտ FDD ռեժիմում: Քառակուսային սխալի ուղղման (QEC) ճշգրտումների առաջընթացին հասնում է պատկերի մերժումը 75 դԲ -ից 80 դԲ:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/ -/media/analog/hy/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure5.png? w = 435 'alt =' Նկար 5 '& amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 5: AD9371 ուղիղ փոխակերպման հաղորդիչ բլոկ -դիագրամ: Ինտեգրված հաղորդիչ IC-ների կատարողականի առաջընթացը նոր հնարավորություն է բացել: AD9371- ը ներառում է երկրորդ խառնիչը, երկրորդ IF- ի զտումը և ուժեղացումը և փոփոխական թուլացման ADC- ն, ինչպես նաև ազդանշանային շղթայի թվային զտումը և տասնորդականացումը: Այս ճարտարապետության մեջ AD9371- ը, որն ունի 300 ՄՀց -ից 6 ԳՀց թյունինգի տիրույթ, կարող է կարգավորվել 3 ԳՀց -ից 6 ԳՀց հաճախականությամբ և ստանալ առաջին IF- ն ուղղակիորեն (տե՛ս նկար 6): 16 դԲ հզորությամբ, 19 դԲ NF-ով և 3 ԳՀց հաճախականությամբ 40 դԲմ OIP5.5-ով, AD9371-ը իդեալականորեն նշված է որպես IF ընդունիչ:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure6.png? w = 435 'alt =' Նկար 6 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 6: X- կամ Ku-band հաղորդիչ ՝ AD9371- ով որպես IF ընդունիչ: Ինտեգրված ստացողի ՝ որպես IF ստացողի օգտագործմամբ, երկրորդ խառնիչի միջոցով պատկերի մտահոգություն այլևս չկա, ինչպես դա տեղի է ունենում գերհետերոդինային ընդունիչի դեպքում: Սա կարող է մեծապես նվազեցնել IF առաջին շերտում պահանջվող զտումը: Այնուամենայնիվ, դեռևս պետք է որոշակի զտումներ կատարվեն ՝ փոխանցիչի ընդունիչում երկրորդ կարգի էֆեկտները հաշվի առնելու համար: Առաջին IF ժապավենը այժմ պետք է ապահովի երկու անգամ ավելի IF հաճախականությամբ զտում `այդ ազդեցությունները մերժելու համար. Դա շատ ավելի հեշտ խնդիր է, քան երկրորդ պատկերի և երկրորդ LO- ի հեռու զտումը, որը կարող է մոտ լինել մի քանի հարյուր ՄՀց հաճախականությանը: Այս զտման պահանջները, որպես կանոն, կարող են լուծվել ցածր գնով ՝ փոքր դարակից LTCC զտիչներով: Այս դիզայնը նաև ապահովում է համակարգում ճկունության բարձր մակարդակ և կարող է հեշտությամբ կրկին օգտագործվել տարբեր ծրագրերի համար: Ճկունության ապահովման եղանակներից մեկը IF հաճախականության ընտրությունն է: ԵԹԵ ընտրության ընդհանուր սկզբունքն է այն դնել մի տիրույթում, որը 1 ԳՀց-ից 2 ԳՀց բարձր է ցանկալի սպեկտրի թողունակությունից, առջևի ֆիլտրման միջոցով: Օրինակ, եթե դիզայները ցանկանում է 4 ԳՀց սպեկտրի թողունակություն 17 ԳՀց -ից 21 ԳՀց ՝ առջևի ֆիլտրի միջոցով, IF- ն կարող է տեղադրվել 5 ԳՀց հաճախականությամբ (1 ԳՀց 4 ԳՀց -ի ցանկալի թողունակությունից բարձր): Սա թույլ է տալիս իրական զտել առջևի ծայրում: Եթե ​​ցանկալի է միայն 2 ԳՀց թողունակություն, կարող է օգտագործվել 3 ԳՀց IF: Ավելին, AD9371- ի ծրագրային սահմանելի բնույթի պատճառով հեշտ է փոխել IF- ն ճանաչողական ռադիոծրագրերի համար, որտեղ արգելափակման ազդանշանները կարող են խուսափել դրանց հայտնաբերման դեպքում: AD9371- ի հեշտ կարգավորելի թողունակությունը 8 ՄՀց -ից մինչև 100 ՄՀց հետագայում թույլ է տալիս խուսափել հետաքրքրության ազդանշանի մոտ միջամտությունից: Բարձր IF ճարտարապետության մեջ ինտեգրման բարձր մակարդակով մենք հայտնվում ենք ընդունիչ ազդանշանային շղթայով, որը զբաղեցնում է համարժեք սուպերհերոդոդինայի համար պահանջվող տարածքի մոտ 50% -ը ՝ միաժամանակ նվազեցնելով էներգիայի սպառումը 30% -ով: Բացի այդ, IF- ի բարձր ճարտարապետությունը ավելի ճկուն ընդունիչ է, քան գերհետերոդինային ճարտարապետությունը: Այս ճարտարապետությունը հնարավորություն է տալիս ցածր SWaP շուկաների համար, որտեղ փոքր չափերը ցանկալի են ՝ առանց կատարողականի կորստի: Ընդունիչի հաճախականության պլանավորում բարձր IF ճարտարապետությամբ Բարձր IF ճարտարապետության առավելություններից մեկը IF-ը կարգավորելու հնարավորությունն է: Սա կարող է հատկապես ձեռնտու լինել, երբ փորձում եք ստեղծել հաճախականությունների ծրագիր, որը խուսափում է միջամտող միջամտություններից: Միջամտող խթանումը կարող է առաջանալ, երբ ստացված ազդանշանը խառնվում է LO- ի հետ խառնիչում և առաջացնում է m × n խթանում, որը ցանկալի տոնը չէ IF տիրույթում: Խառնիչը առաջացնում է ելքային ազդանշաններ և առաջանում ըստ m × RF ± n × LO հավասարման, որտեղ m և n ամբողջ թվերն են: Ստացված ազդանշանը ստեղծում է m × n խթանում, որը կարող է ընկնել IF տիրույթում և որոշ դեպքերում ցանկալի տոնը կարող է առաջացնել խաչմերուկի խթանում որոշակի հաճախականությամբ: Օրինակ, եթե դիտարկենք մի համակարգ, որը նախատեսված է ստանալու 12 ԳՀց մինչև 16 ԳՀց IF- ով 5.1 ԳՀց հաճախականությամբ, ինչպես Նկար 7 -ում, m × n պատկերի հաճախականությունները, որոնք առաջացնում են խթանման ալիք, կարելի է գտնել հետևյալ հավասարմամբ. ՝ & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ; amp; amp; amp; amp; amp; am; -articles/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure7.png? w = 435 'alt =' Նկար 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; gt; Գծապատկեր 7: 12 ԳՀց -ից 16 ԳՀց հաճախականությամբ ընդունիչ և հաղորդիչ բարձր IF ճարտարապետությամբ: Այս հավասարման մեջ RF- ն խառնիչի մուտքի վրա ՌԴ հաճախականություններն են, որոնք առաջացնում են IF- ի տոնայնության անկում: Եկեք օրինակ օգտագործենք ՝ լուսաբանելու համար: Եթե ​​ընդունիչը կարգավորվում է 13 ԳՀց հաճախականությամբ, դա նշանակում է, որ LO հաճախականությունը 18.1 ԳՀց է (5.1 ԳՀց + 13 ԳՀց): Այս արժեքները միացնելով նախորդ հավասարման մեջ և թույլ տալով, որ m և n- ն տատանվեն 0 -ից 3 -ի սահմաններում, մենք ստանում ենք ՌԴ -ի հետևյալ հավասարումը. Արդյունքները հետևյալ աղյուսակում են. Աղյուսակ 1: M × N Կեղծ սեղան 18.1 ԳՀց LO mn RFsum (ԳՀց) RFdif (ԳՀց) 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 Աղյուսակում, առաջին շարքում/չորրորդ սյունակում ցույց է տրվում ցանկալի 13 ԳՀց ազդանշանը, որը խառնիչում 1 × 1 արտադրանքի արդյունք է: Հինգերորդ սյունակը/չորրորդ շարքը և ութերորդ սյունակը/երրորդ շարքը ցույց են տալիս պոտենցիալ խնդրահարույց ներհաճախականություններ, որոնք կարող են դրսևորվել որպես խթանման գոտում: Օրինակ, 15.55 ԳՀց ազդանշանը գտնվում է 12 ԳՀց -ից 16 ԳՀց ցանկալի տիրույթի սահմաններում: Մուտքի վրա 15.55 ԳՀց հաճախականությամբ ձայնը խառնվում է LO- ի հետ ՝ առաջացնելով 5.1 ԳՀց տոն (18.1 × 2-15.55 × 2 = 5.1 ԳՀց): Մյուս տողերը (2, 3, 4, 6, 7, և 9) նույնպես կարող են խնդիր առաջացնել, բայց գոտուց դուրս լինելու պատճառով դրանք կարող են զտվել մուտքային ժապավենի միջոցով: Խթանման մակարդակը կախված է մի քանի գործոններից: Հիմնական գործոնը խառնիչի կատարումն է: Քանի որ խառնիչն իր բնույթով ոչ գծային սարք է, դրա ներսում առաջանում են բազմաթիվ ներդաշնակություններ: Կախված նրանից, թե որքան լավ են համընկնում խառնիչի ներսում դիոդները և որքան լավ է խառնիչը օպտիմիզացված կեղծ աշխատանքի համար, կորոշվեն ելքի մակարդակները: Mixer spur chart- ը սովորաբար ներառված է տվյալների թերթիկում և կարող է օգնել այդ մակարդակները որոշելու հարցում: Խառնիչի խթանման գծապատկերի օրինակ ներկայացված է Աղյուսակ 2-ում՝ HMC773ALC3B-ի համար: Գծապատկերում նշվում է խթանների dBc մակարդակը `ցանկալի 1 × 1 տոննայի համեմատ: Աղյուսակ 2. Mixer Spur Chart for HMC773ALC3B n × LO 0 1 2 3 4 5 մ × ՌԴ 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 Այս խթանման գծապատկերով, Աղյուսակ 1 -ում արված վերլուծության ընդլայնման հետ մեկտեղ, մենք կարող ենք ամբողջական պատկերացում կազմել այն մասին, թե ինչ պատկերների երանգները կարող են միջամտել մեր ստացողի վրա և ինչ մակարդակի: Աղյուսակ կարող է ստեղծվել, որի արդյունքը նման է Նկար 8 -ում:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure8.png? w = 435 'alt =' Նկար 8 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 8: m × n պատկերներ 12 ԳՀց -ից 16 ԳՀց ընդունիչի համար: Նկար 8 -ում կապույտ հատվածը ցույց է տալիս ցանկալի թողունակությունը: Տողերը ցույց են տալիս տարբեր m × n պատկերներ և դրանց մակարդակները: Այս գծապատկերից հեշտ է տեսնել, թե ինչպիսի ֆիլտրման պահանջներ են անհրաժեշտ խառնիչից առաջ `միջամտող պահանջները բավարարելու համար: Այս դեպքում կան մի քանի պատկերներ, որոնք ընկնում են ժապավենի մեջ և չեն կարող զտվել: Այժմ մենք կանդրադառնանք, թե ինչպես է IF բարձր ճարտարապետության ճկունությունը թույլ տալիս մեզ աշխատել այս խթանների մի մասի շուրջ, ինչը մի բան է, որ սուպերհերոդոդինալ ճարտարապետությունը թույլ չի տալիս: Ստացողների ռեժիմում միջամտողներից խուսափելը Գծապատկեր 9 -ում ներկայացված է նման հաճախականությունների պլան, որը տատանվում է 8 ԳՀց -ից մինչև 12 ԳՀց, կանխադրված IF- ով `5.1 ԳՀց: Այս գծապատկերը տալիս է խառնիչի խթանիչների այլ տեսք ՝ ցույց տալով կենտրոնական մեղեդու հաճախականությունը vs. m × n պատկերի հաճախականությունը, ի տարբերություն նախկինում ցուցադրված խթանման մակարդակի: Այս գծապատկերում գծանշված 1: 1 անկյունագծով տողը ցույց է տալիս ցանկալի 1 × 1 խթանումը: Գրաֆիկի մյուս տողերը ներկայացնում են m × n պատկերները: Այս գործչի ձախ կողմում ներկայացում է `IF թյունինգում առանց ճկունության: IF- ն այս դեպքում ամրագրված է 5.1 ԳՀց հաճախականությամբ: 10.2 ԳՀց հաճախականությամբ հաճախականությամբ 2 × 1 պատկերի խթանումը հատում է ցանկալի ազդանշանը: Սա նշանակում է, որ եթե դուք կարգավորված եք 10.2 ԳՀց հաճախականությամբ, մեծ հավանականություն կա, որ մոտակա ազդանշանը կարող է արգելափակել հետաքրքրության ազդանշանի ընդունումը: Plotիշտ սյուժեն ցույց է տալիս այս խնդրի լուծումը ճկուն IF թյունինգով: Այս դեպքում IF- ն 5.1 ԳՀց -ից անցնում է 4.1 ԳՀց `9.2 ԳՀց -ի մոտ: Սա կանխում է խաչմերուկի խթանումը:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure9.png? w = 435 'alt =' Նկար 9 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 9: m × n խաչմերուկի խթանում ՝ առանց IF ճկունության (վերև) և IF թյունինգով (ներքև) խաչմերուկից խուսափելը: Սա ընդամենը պարզ օրինակ է, թե ինչպես կարելի է խուսափել արգելափակման ազդանշաններից բարձր IF ճարտարապետությամբ: Երբ խելամիտ ալգորիթմների հետ համատեղ որոշվում են միջամտությունը և հաշվարկվում են IF- ի նոր պոտենցիալ հաճախականություններ, կան բազմաթիվ հնարավոր եղանակներ ընդունիչ պատրաստելու համար, որը կարող է հարմարվել ցանկացած սպեկտրալ միջավայրի: Դա նույնքան պարզ է, որքան տվյալ տիրույթում (սովորաբար 3 ԳՀց-ից 6 ԳՀց) համապատասխան IF-ի որոշումը, այնուհետև այդ հաճախականության հիման վրա LO-ի վերահաշվարկն ու ծրագրավորումը: Հաղորդիչի հաճախականության պլանավորում բարձր IF ճարտարապետությամբ Ինչպես ընդունման հաճախականության պլանավորումը, հնարավոր է օգտվել բարձր IF ճարտարապետության ճկուն բնույթից՝ հաղորդիչի կեղծ աշխատանքը բարելավելու համար: Մինչդեռ ստացողի կողմից հաճախականության բովանդակությունը որոշ չափով անկանխատեսելի է: Հաղորդիչի կողմից ավելի հեշտ է կանխատեսել կեղծ հաղորդիչի ելքի վրա: Այս RF պարունակությունը կարելի է կանխատեսել հետևյալ հավասարմամբ. Եթե IF-ը նախապես սահմանված և որոշվում է AD9371-ի թյունինգի հաճախականությամբ, LO-ն որոշվում է ցանկալի ելքային հաճախականությամբ: Նմանատիպ խառնիչ գծապատկերը, ինչպես արվել է ընդունիչ ալիքի համար, կարող է ստեղծվել փոխանցման կողմում: Օրինակ բերված է Նկար 10 -ում: Այս գծապատկերում ամենամեծ խթանումներն են պատկերը և LO հաճախականությունները, որոնք խառնիչից հետո կարող են զտվել ցանկալի մակարդակներին ՝ ժապավենային փոխանցման զտիչով: FDD համակարգերում, որտեղ կեղծ ելքը կարող է զգայունացնել մոտակա ընդունիչը, ներսից բռնկումները կարող են խնդրահարույց լինել, և հենց այստեղ է, որ IF թյունինգի ճկունությունը կարող է օգտակար լինել: Նկար 10 -ի օրինակում, եթե օգտագործվում է 5.1 ԳՀց ստատիկ IF, հաղորդիչի ելքի վրա կլինի խաչմերուկի խթան, որը կլինի մոտ 15.2 ԳՀց: IF- ն 4.3 ԳՀց -ի կարգավորելով 14 ԳՀց հաճախականությամբ `կարելի է խուսափել խաչմերուկի խթանումից: Սա պատկերված է Նկար 11 -ում:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure10.png? w = 435 'alt =' Նկար 10 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 10: Կեղծ արտադրանք ՝ առանց զտման:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure11.png? w = 435 'alt =' Նկար 11 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 11: Ստատիկ IF- ն առաջացնում է խաչմերուկի խթանում (վերև), IF թյունինգ `խաչմերուկի խթանումից խուսափելու համար (ներքևում): Դիզայնի օրինակ. Լայնաշերտ FDD համակարգ thisույց տալու կատարողականությունը, որը կարելի է ձեռք բերել այս ճարտարապետությամբ, ընդունիչ և հաղորդիչ FDD համակարգ ստեղծվել է դարակից անալոգային սարքերի բաղադրիչներով և կազմաձևված է ընդունման տիրույթում 12 ԳՀց -ից մինչև 16 ԳՀց արագությամբ աշխատանքի համար, և 8 ԳՀց -ից մինչև 12 ԳՀց հաճախականություն հաղորդիչ տիրույթում: 5.1 ԳՀց հաճախականությամբ IF օգտագործվել է կատարողականի տվյալների հավաքագրման համար: LO- ն ընդունման ալիքի համար սահմանվել է 17.1 ԳՀց -ից մինչև 21.1 ԳՀց միջակայքում, իսկ հաղորդիչ ալիքի համար `13.1 ԳՀց -ից մինչև 17.1 ԳՀց: Նախատիպի բլոկային դիագրամը ներկայացված է Նկար 12-ում: Այս դիագրամում ձախից ցուցադրվում է X և Ku փոխարկիչ տախտակը, իսկ աջում ՝ AD9371 գնահատման քարտը:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure12.png? w = 435 'alt =' Նկար 12 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 12: Արգելափակման դիագրամ X- և Ku-band ընդունիչ և հաղորդիչ FDD նախատիպային համակարգի համար: Շահույթի, աղմուկի ցուցանիշի և IIP3- ի տվյալները հավաքվել են ընդունիչ փոխարկիչի վրա և ներկայացված են Նկար 13 -ում (վերև): Ընդհանուր առմամբ շահույթը կազմել է 20 դԲ, NF- ն ՝ 6 դԲ, իսկ IIP3- ը ՝ ~ –2 դԲմ: Շահույթի որոշ լրացուցիչ համահարթեցում կարող է իրականացվել հավասարակշռիչի օգտագործմամբ, կամ շահույթի ճշգրտում կարող է իրականացվել ՝ օգտագործելով AD9371- ի փոփոխական մեղմացուցիչը:       & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; ամպամպ; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; lt; img src = 'https: //www.analog.com/-// մեդիա/անալոգային/en/վայրէջքի էջեր/տեխնիկական հոդվածներ/x-and-ku-band-small-form-factor-radio-design/figure13.png? w = 435 'alt =' Նկար 13 '& amp; amp; ամպամպ; ամպամպ; & amp; amp; amp; amp; amp; amp; amp; Գծապատկեր 13: Ku-band ստացողի տվյալները (վերևում), X-band հաղորդիչի տվյալները (ներքևում): Չափվել է նաև հաղորդիչ փոխարկիչը ՝ գրանցելով դրա շահույթը ՝ 0 P1dB և OIP3: Այս տվյալները գծված են նկար 13 -ի հաճախականության վրա (ներքևում): Ազդեցությունը ~ 27 դԲ է, P1 դԲ ~ 22 դԲմ, իսկ OIP3 ~ 32 դԲմ: Երբ այս տախտակը զուգակցվում է ինտեգրված ստացողի հետ, ստացման և փոխանցման ընդհանուր բնութագրերը ներկայացված են Աղյուսակ 3 -ում: Աղյուսակ 3. Համակարգի ընդհանուր կատարողականի աղյուսակ Rx, 12 ԳՀց մինչև 16 ԳՀց Tx, 8 ԳՀց մինչև 12 ԳՀց Ստացեք 36 դԲ Արդյունքային հզորություն 23 դԲմ Աղմուկ Նկար 6.8 դԲ Աղմուկի հատակ –132 դԲ/Հց IIP3 –3 դԲմ OIP3 31 դԲմ Pin, առավելագույնը (ոչ AGC ) –33 dBm OP1dB 22 dBm In-Band m × n –60 dBc In-Band Spurs –70 dBc Հզորություն 3.4 Վտ Հզորություն 4.2 Վտ Ընդհանուր առմամբ, ստացողի աշխատանքը համահունչ է գերհետերոդինային ճարտարապետությանը, մինչդեռ հզորությունը զգալիորեն նվազում է . Համարժեք սուպերհետերոդինային դիզայնը կսպառի ավելի քան 5 Վտ ընդունիչի շղթայի համար: Բացի այդ, տախտակի նախատիպը պատրաստվել է առանց չափի նվազեցման առաջնահերթության: PCB- ի դասավորության պատշաճ տեխնիկայով, ինչպես նաև AD9371- ը նույն PCB- ով ինտեգրելով ներքև փոխարկիչով, այս ճարտարապետության միջոցով լուծման ընդհանուր չափը կարող է խտացվել ընդամենը 4 -ից 6 քառակուսի դյույմ: Սա ցույց է տալիս զգալի չափի խնայողություններ համարժեք սուպերհերոդոդինի լուծույթի նկատմամբ, որը մոտ կլինի 8-10 քառակուսի դյույմին:

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ