การออกแบบวิทยุ X- และ Ku-Band ฟอร์มแฟกเตอร์ขนาดเล็ก

ระบบอิเล็กทรอนิกส์ด้านการบินและอวกาศและการป้องกันจำนวนมากในเขต satcom, เรดาร์ และ EW/SIGINT จำเป็นต้องเข้าถึงย่านความถี่ X และ Ku บางส่วนหรือทั้งหมดเป็นเวลานาน เนื่องจากแอปพลิเคชันเหล่านี้ย้ายไปยังแพลตฟอร์มแบบพกพามากขึ้น เช่น เครื่องบินไร้คนขับ (UAV) และวิทยุแบบใช้มือถือ สิ่งสำคัญคือต้องพัฒนารูปแบบวิทยุขนาดเล็กแบบใหม่ที่มีกำลังไฟต่ำซึ่งทำงานในย่านความถี่ X และ Ku ในขณะที่ยังคงรักษาระดับที่สูงมาก ประสิทธิภาพ. บทความนี้สรุปสถาปัตยกรรม IF ความถี่สูงแบบใหม่ที่ลดขนาด น้ำหนัก กำลัง และค่าใช้จ่ายของทั้งเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณลงอย่างมากโดยไม่กระทบต่อข้อกำหนดของระบบ แพลตฟอร์มที่ได้นั้นยังเป็นแบบแยกส่วน ยืดหยุ่น และกำหนดซอฟต์แวร์ได้มากกว่าการออกแบบวิทยุที่มีอยู่ บทนำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแรงผลักดันเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้ได้แบนด์วิดท์ที่กว้างขึ้น ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น และพลังงานที่ต่ำกว่าในระบบ RF ทั้งหมดนี้ในขณะเดียวกันก็เพิ่มช่วงความถี่และลดขนาดลง แนวโน้มนี้เป็นตัวขับเคลื่อนสำหรับการปรับปรุงเทคโนโลยี ซึ่งอนุญาตให้รวมส่วนประกอบ RF ได้มากกว่าที่เคยเห็นมาก่อน มีตัวขับเคลื่อนมากมายที่ผลักดันเทรนด์นี้ ระบบ Satcom เห็นอัตราข้อมูลที่ต้องการสูงถึง 4 Gbps เพื่อรองรับการส่งและรับข้อมูลที่รวบรวมได้เทราไบต์ต่อวัน ข้อกำหนดนี้เป็นการผลักดันให้ระบบทำงานใน Ku- และ Ka-band เนื่องจากแบนด์วิดท์ที่กว้างกว่าและอัตราข้อมูลที่สูงกว่านั้นทำได้ง่ายกว่าที่ความถี่เหล่านี้ ความต้องการนี้หมายถึงความหนาแน่นของช่องสัญญาณที่สูงขึ้นและแบนด์วิดท์ต่อช่องสัญญาณที่กว้างขึ้น ความต้องการด้านประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอีกด้านอยู่ใน EW และความฉลาดของสัญญาณ อัตราการสแกนสำหรับระบบดังกล่าวเพิ่มขึ้น ทำให้ความต้องการระบบที่มีการปรับ PLL อย่างรวดเร็วและครอบคลุมแบนด์วิธที่กว้าง ไดรฟ์ไปสู่ขนาดที่ต่ำกว่า น้ำหนัก และกำลัง (SWaP) และระบบที่ผสานรวมมากขึ้น เกิดจากความต้องการใช้งานอุปกรณ์พกพาในภาคสนาม ตลอดจนเพิ่มความหนาแน่นของช่องสัญญาณในระบบตำแหน่งคงที่ขนาดใหญ่ นอกจากนี้ ความก้าวหน้าของ Phased Array ยังเปิดใช้งานโดยการรวมระบบ RF เพิ่มเติมในชิปตัวเดียว เมื่อการผสานรวมผลักตัวรับส่งสัญญาณให้เล็กลงและเล็กลง จะช่วยให้แต่ละองค์ประกอบของเสาอากาศรับส่งสัญญาณของตัวเอง ซึ่งจะทำให้สามารถพัฒนาจากบีมฟอร์มมิ่งแอนะล็อกไปเป็นบีมฟอร์มมิ่งดิจิตอลได้ การจัดรูปแบบลำแสงดิจิทัลช่วยให้สามารถติดตามลำแสงหลายลำพร้อมกันจากอาร์เรย์เดียว ระบบ Phased Array มีแอพพลิเคชั่นมากมาย ไม่ว่าจะเป็นเรดาร์ตรวจสภาพอากาศ แอพพลิเคชั่น EW หรือการสื่อสารโดยตรง ในหลายแอปพลิเคชันเหล่านี้ การขับไปยังความถี่ที่สูงขึ้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจากสภาพแวดล้อมของสัญญาณที่ความถี่ต่ำจะมีความแออัดมากขึ้น ในบทความนี้ ความท้าทายเหล่านี้ได้รับการแก้ไขโดยใช้สถาปัตยกรรมแบบบูรณาการขั้นสูงโดยยึดตามตัวรับส่งสัญญาณ AD9371 เป็นตัวรับและส่งสัญญาณ IF ทำให้สามารถลบสเตจ IF ทั้งหมดและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องได้ รวมเป็นการเปรียบเทียบระหว่างระบบดั้งเดิมและสถาปัตยกรรมที่เสนอนี้ ตลอดจนตัวอย่างว่าสถาปัตยกรรมนี้สามารถนำไปใช้ผ่านกระบวนการออกแบบทั่วไปได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การใช้ตัวรับส่งสัญญาณแบบรวมช่วยให้สามารถวางแผนความถี่ขั้นสูงบางอย่างที่ไม่มีอยู่ในตัวรับส่งสัญญาณแบบ superheterodyne มาตรฐาน ภาพรวมของสถาปัตยกรรม Superheterodyne สถาปัตยกรรม superheterodyne เป็นสถาปัตยกรรมที่ได้รับเลือกมาเป็นเวลาหลายปีเนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงที่สามารถทำได้ สถาปัตยกรรมตัวรับ superheterodyne โดยทั่วไปประกอบด้วยขั้นตอนการผสมหนึ่งหรือสองขั้นตอน ซึ่งถูกป้อนเข้าสู่ตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) สถาปัตยกรรมตัวรับส่งสัญญาณ superheterodyne ทั่วไปสามารถเห็นได้ในรูปที่ 1       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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= 'ภาพที่ 1'&แอมป์; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์ รูปที่ 1. superheterodyne X- และ Ku-band แบบดั้งเดิมรับและส่งสัญญาณสายโซ่ ขั้นตอนแรกของการแปลงอัพคอนเวอร์เตอร์หรือดาวน์คอนเวอร์เตอร์จะแปลงความถี่ RF อินพุตเป็นสเปกตรัมนอกแบนด์ ความถี่ของ IF แรก (ความถี่กลาง) ขึ้นอยู่กับความถี่และการวางแผนกระตุ้น เช่นเดียวกับประสิทธิภาพของเครื่องผสมและตัวกรองที่มีสำหรับ RF front end จากนั้น IF แรกจะได้รับการแปลเป็นความถี่ที่ต่ำกว่าที่ ADC สามารถแปลงเป็นดิจิทัลได้ แม้ว่า ADCs จะสร้างความก้าวหน้าที่น่าประทับใจในการประมวลผลแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น แต่ขีดจำกัดบนของพวกเขาในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 2 GHz เพื่อประสิทธิภาพสูงสุด ที่ความถี่อินพุตที่สูงขึ้น มีข้อแลกเปลี่ยนในด้านประสิทธิภาพเทียบกับ ความถี่อินพุตที่ต้องพิจารณา เช่นเดียวกับความจริงที่ว่าอัตราอินพุตที่สูงขึ้นนั้นต้องการอัตราสัญญาณนาฬิกาที่สูงกว่าซึ่งขับเคลื่อนพลังงานให้สูงขึ้น นอกจากมิกเซอร์แล้ว ยังมีฟิลเตอร์ แอมพลิฟายเออร์ และอุปกรณ์ลดทอนแบบสเต็ป การกรองใช้เพื่อปฏิเสธสัญญาณนอกแถบความถี่ที่ไม่ต้องการ (OOB) หากไม่เลือก สัญญาณเหล่านี้อาจสร้างการปลอมแปลงที่อยู่เหนือสัญญาณที่ต้องการ ทำให้ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะลดระดับ แอมพลิฟายเออร์กำหนดรูปแบบสัญญาณรบกวนและอัตราขยายของระบบ โดยให้ความไวที่เพียงพอในการรับสัญญาณขนาดเล็ก ในขณะที่ไม่ให้มากจน ADC อิ่มตัว สิ่งหนึ่งที่ควรทราบเพิ่มเติมคือสถาปัตยกรรมนี้มักต้องการตัวกรองคลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดการกรองที่เข้มงวดสำหรับการลบรอยหยักใน ADC ด้วยฟิลเตอร์ SAW จะมีการม้วนออกที่คมชัดเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม มีการแนะนำการหน่วงเวลาที่สำคัญเช่นเดียวกับการกระเพื่อม ตัวอย่างของแผนความถี่ตัวรับ superheterodyne สำหรับ X-band แสดงไว้ในรูปที่ 2 ในเครื่องรับนี้ ต้องการรับระหว่าง 8 GHz ถึง 12 GHz ด้วยแบนด์วิดท์ 200 MHz สเปกตรัมที่ต้องการผสมกับออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ที่ปรับได้ (LO) เพื่อสร้าง IF ที่ 5.4 GHz จากนั้น 5.4 GHz IF จะผสมกับ 5 GHz LO เพื่อสร้าง 400 MHz IF สุดท้าย IF ขั้นสุดท้ายมีตั้งแต่ 300 MHz ถึง 500 MHz ซึ่งเป็นช่วงความถี่ที่ ADC จำนวนมากสามารถทำงานได้ดี       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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= 'ภาพที่ 2'&แอมป์; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์ รูปที่ 2. ตัวอย่างแผนความถี่สำหรับเครื่องรับ X-band ข้อมูลจำเพาะของเครื่องรับ—สิ่งที่สำคัญ นอกเหนือจากข้อกำหนดเกน ตัวเลขเสียงรบกวน และจุดสกัดกั้นลำดับที่สามที่รู้จักกันดี ข้อกำหนดทั่วไปบางอย่างที่มีอิทธิพลต่อการวางแผนความถี่สำหรับสถาปัตยกรรมเครื่องรับใดๆ ได้แก่ การปฏิเสธภาพ การปฏิเสธ IF การแผ่รังสี LO ที่สร้างขึ้นเอง Image spurs—RF อยู่นอกกลุ่มความสนใจที่ผสมกับ LO เพื่อสร้างโทนเสียงใน IF IF spurs—RF ที่ความถี่ IF ที่ย่องผ่านการกรองก่อนมิกเซอร์และแสดงเป็นโทนเสียงใน IF การแผ่รังสี LO—RF จาก LO ที่รั่วไหลออกไปยังขั้วต่ออินพุทของห่วงโซ่ตัวรับ การแผ่รังสี LO ให้วิธีการในการตรวจจับ แม้ว่าจะอยู่ในการดำเนินการรับเท่านั้น (ดูรูปที่ 3)       &แอมป์ 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='Figure 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; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 3 รังสี LO รั่วไหลย้อนกลับผ่านส่วนหน้า สร้างขึ้นเองปลอม—กระตุ้นที่ IF ซึ่งเป็นผลมาจากการผสมของนาฬิกาหรือออสซิลเลเตอร์ภายในเครื่องรับ ข้อกำหนดการปฏิเสธรูปภาพมีผลกับทั้งขั้นตอนการผสมที่หนึ่งและที่สอง ในแอปพลิเคชันทั่วไปสำหรับ X- และ Ku-Band ขั้นตอนการผสมครั้งแรกอาจอยู่กึ่งกลางรอบ IF สูงในช่วง 5 GHz ถึง 10 GHz ค่า IF ที่สูงเป็นที่พึงปรารถนา เนื่องจากรูปภาพนั้นตกอยู่ที่ Ftune + 2 × IF ดังแสดงในรูปที่ 4 ดังนั้น ยิ่งค่า IF สูงเท่าใด แถบภาพก็จะยิ่งห่างมากขึ้นเท่านั้น ต้องปฏิเสธแถบรูปภาพนี้ก่อนที่จะกดมิกเซอร์ตัวแรก มิฉะนั้น พลังงานที่หมดในช่วงนี้จะแสดงเป็นเท็จใน IF แรก นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักว่าทำไมจึงมักใช้ขั้นตอนการผสมสองขั้นตอน หากมีขั้นตอนการผสมเพียงขั้นตอนเดียว โดยที่ IF อยู่ในหลายร้อย MHz ความถี่ของภาพจะปฏิเสธได้ยากมากที่ส่วนหน้าของเครื่องรับ       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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/figure4.png?w=435 ' alt='Figure 4'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 4 ภาพที่ผสมลงใน IF นอกจากนี้ยังมีแถบรูปภาพสำหรับตัวผสมที่สองเมื่อแปลง IF แรกลงไปเป็น IF ที่สอง เนื่องจาก IF ที่สองมีความถี่ต่ำกว่า (ทุกที่ตั้งแต่ไม่กี่ร้อย MHz ถึง 2 GHz) ข้อกำหนดในการกรองของตัวกรอง IF ตัวแรกอาจแตกต่างกันเล็กน้อย สำหรับแอปพลิเคชันทั่วไปโดยที่ IF ที่สองคือสองสามร้อย MHz การกรองอาจทำได้ยากด้วย IF ที่มีความถี่สูงก่อน ซึ่งต้องใช้ตัวกรองที่กำหนดเองขนาดใหญ่ ตัวกรองนี้มักเป็นตัวกรองที่ยากที่สุดในการออกแบบระบบ เนื่องจากความถี่สูงและข้อกำหนดในการคัดแยกที่แคบโดยทั่วไป นอกจากการปฏิเสธภาพแล้ว ระดับพลังงาน LO ที่ย้อนกลับจากเครื่องผสมไปยังช่องรับสัญญาณขาเข้าจะต้องได้รับการกรองอย่างเข้มงวด สิ่งนี้ทำให้แน่ใจได้ว่าผู้ใช้จะไม่สามารถตรวจพบได้เนื่องจากพลังงานที่แผ่ออกมา เพื่อให้บรรลุผลดังกล่าว ควรวาง LO ไว้ด้านนอกของ RF pass band อย่างดีเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถกรองการกรองที่เพียงพอได้ ขอแนะนำสถาปัตยกรรม High IF ข้อเสนอล่าสุดของตัวรับส่งสัญญาณแบบบูรณาการ ได้แก่ AD9371 ตัวรับส่งสัญญาณการแปลงโดยตรง 300 MHz ถึง 6 GHz พร้อมช่องรับสองช่องและช่องสัญญาณส่งสองช่อง แบนด์วิดท์การรับและส่งสามารถปรับได้ตั้งแต่ 8 MHz ถึง 100 MHz และสามารถกำหนดค่าสำหรับการดำเนินการดูเพล็กซ์ความถี่ (FDD) หรือไทม์ดิวิชั่นดูเพล็กซ์ (TDD) ชิ้นส่วนอยู่ในบรรจุภัณฑ์ขนาด 12 mm2 และใช้พลังงาน ~3 W ในโหมด TDD หรือ ~5 W ในโหมด FDD ด้วยความก้าวหน้าของการสอบเทียบการแก้ไขข้อผิดพลาดของสี่เหลี่ยมจัตุรัส (QEC) ทำให้สามารถปฏิเสธรูปภาพได้ตั้งแต่ 75 dB ถึง 80 dB       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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/figure5.png?w=435 ' alt='Figure 5'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 5 AD9371 ไดอะแกรมบล็อกตัวรับส่งสัญญาณการแปลงโดยตรง ความก้าวหน้าของประสิทธิภาพของไอซีตัวรับส่งสัญญาณแบบบูรณาการได้เปิดโอกาสใหม่ AD9371 รวมมิกเซอร์ตัวที่สอง การกรองและการขยาย IF ที่สอง และ ADC การลดทอนแบบแปรผัน รวมถึงการกรองแบบดิจิทัลและการลดทอนของห่วงโซ่สัญญาณ ในสถาปัตยกรรมนี้ AD9371 ซึ่งมีช่วงการปรับจูน 300 MHz ถึง 6 GHz สามารถปรับเป็นความถี่ระหว่าง 3 GHz ถึง 6 GHz และรับ IF แรกได้โดยตรง (ดูรูปที่ 6) ด้วยอัตราขยาย 16 dB, NF ที่ 19 dB และ OIP3 ที่ 40 dBm ที่ 5.5 GHz ทำให้ AD9371 ได้รับการระบุอย่างเหมาะสมว่าเป็นเครื่องรับ IF       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 6'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 6 ตัวรับส่งสัญญาณ X- หรือ Ku-band พร้อม AD9371 เป็นตัวรับ IF ด้วยการใช้ตัวรับส่งสัญญาณแบบบูรณาการเป็นตัวรับสัญญาณ IF ไม่ต้องกังวลกับภาพผ่านเครื่องผสมตัวที่สองอีกต่อไป เช่นเดียวกับตัวรับ superheterodyne ซึ่งสามารถลดการกรองที่จำเป็นในแถบ IF แรกได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ยังต้องมีการกรองเพื่อพิจารณาผลกระทบลำดับที่สองในตัวรับส่งสัญญาณ แถบ IF แรกควรให้การกรองที่ความถี่ IF แรกสองเท่าเพื่อลบล้างเอฟเฟกต์เหล่านี้ ซึ่งง่ายกว่าการกรองรูปภาพที่สองและ LO ที่สองออกไป ซึ่งอาจใกล้ถึงหลายร้อย MHz โดยทั่วไปข้อกำหนดในการกรองเหล่านี้สามารถแก้ไขได้ด้วยตัวกรอง LTCC ที่มีต้นทุนต่ำและมีขนาดเล็ก การออกแบบนี้ยังให้ความยืดหยุ่นระดับสูงในระบบ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างง่ายดายสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน วิธีหนึ่งที่ให้ความยืดหยุ่นคือการเลือกความถี่ IF กฎทั่วไปสำหรับการเลือก IF คือการวางไว้ในช่วงที่สูงกว่าแบนด์วิดท์สเปกตรัมที่ต้องการ 1 GHz ถึง 2 GHz ผ่านการกรองส่วนหน้า ตัวอย่างเช่น หากผู้ออกแบบต้องการแบนด์วิดท์สเปกตรัม 4 GHz จาก 17 GHz ถึง 21 GHz ผ่านตัวกรองส่วนหน้า IF สามารถวางที่ความถี่ 5 GHz (1 GHz เหนือแบนด์วิดท์ที่ต้องการที่ 4 GHz) ซึ่งช่วยให้สามารถกรองได้ในส่วนหน้า หากต้องการแบนด์วิดท์เพียง 2 GHz ก็สามารถใช้ IF ที่ 3 GHz ได้ นอกจากนี้ เนื่องจากลักษณะที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ของ AD9371 จึงง่ายต่อการเปลี่ยน IF ทันทีสำหรับแอปพลิเคชันวิทยุรับรู้ ซึ่งสามารถหลีกเลี่ยงการปิดกั้นสัญญาณเมื่อตรวจพบ แบนด์วิดธ์ที่ปรับได้ง่ายของ AD9371 ตั้งแต่ 8 MHz ถึง 100 MHz ช่วยให้หลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนใกล้สัญญาณที่น่าสนใจ ด้วยการผสานรวมระดับสูงในสถาปัตยกรรม IF ระดับสูง เราจึงลงเอยด้วยสายสัญญาณตัวรับสัญญาณที่ใช้พื้นที่ประมาณ 50% ที่จำเป็นสำหรับ superheterodyne ที่เทียบเท่า ในขณะที่ลดการใช้พลังงานลง 30% นอกจากนี้ สถาปัตยกรรม IF ระดับสูงยังเป็นตัวรับที่ยืดหยุ่นกว่าสถาปัตยกรรมแบบซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์ สถาปัตยกรรมนี้เป็นตัวเปิดใช้งานสำหรับตลาด SWaP ต่ำที่ต้องการขนาดเล็กโดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ การวางแผนความถี่ตัวรับด้วยสถาปัตยกรรม IF สูง ข้อดีอย่างหนึ่งของสถาปัตยกรรม IF สูงคือความสามารถในการปรับแต่ง IF สิ่งนี้มีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อพยายามสร้างแผนความถี่ที่หลีกเลี่ยงสัญญาณที่รบกวน เดือยรบกวนสามารถส่งผลเมื่อสัญญาณที่ได้รับผสมกับ LO ในเครื่องผสมและสร้างเดือย m × n ที่ไม่ใช่เสียงที่ต้องการภายในแถบ IF เครื่องผสมจะสร้างสัญญาณเอาท์พุตและกระตุ้นตามสมการ m × RF ± n × LO โดยที่ m และ n เป็นจำนวนเต็ม สัญญาณที่ได้รับจะสร้างเดือย m × n ที่สามารถตกอยู่ในช่วงแบนด์ IF และในบางกรณี เสียงที่ต้องการอาจทำให้เกิดการครอสโอเวอร์ที่ความถี่เฉพาะ ตัวอย่างเช่น หากเราสังเกตระบบที่ออกแบบให้รับ 12 GHz ถึง 16 GHz ด้วย IF ที่ 5.1 GHz ดังในรูปที่ 7 ความถี่ภาพ m × n ที่ทำให้เกิดเดือยแสดงเป็นแบนด์สามารถหาได้จากสมการต่อไปนี้ : &แอมป์ แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์ ;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='Figure 7'&amp แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ แอมป์ ;amp;amp;gt; รูปที่ 7 ตัวรับและตัวส่งสัญญาณ 12 GHz ถึง 16 GHz สถาปัตยกรรม IF สูง ในสมการนี้ RF คือความถี่ RF ที่อินพุตของเครื่องผสม ซึ่งทำให้โทนเสียงตกใน IF ลองใช้ตัวอย่างเพื่อแสดง หากเครื่องรับปรับไปที่ 13 GHz แสดงว่าความถี่ LO อยู่ที่ 18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz) การแทนค่าเหล่านี้ลงในสมการก่อนหน้า และปล่อยให้ m และ n อยู่ในช่วงตั้งแต่ 0 ถึง 3 เราจะได้สมการ RF ดังต่อไปนี้: ผลลัพธ์อยู่ในตารางต่อไปนี้: ตารางที่ 1 M × N ตารางปลอมสำหรับ 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 ในตาราง แถวแรก/คอลัมน์ที่สี่แสดงสัญญาณ 13 GHz ที่ต้องการ ซึ่งเป็นผลมาจากผลิตภัณฑ์ 1 × 1 ในเครื่องผสม คอลัมน์ที่ห้า/แถวที่สี่และคอลัมน์ที่แปด/แถวที่สามแสดงความถี่ในแบนด์ที่อาจเป็นปัญหาซึ่งสามารถแสดงเป็นสเปอร์ในแบนด์ได้ ตัวอย่างเช่น สัญญาณ 15.55 GHz อยู่ในช่วง 12 GHz ถึง 16 GHz ที่ต้องการ โทนเสียงที่ 15.55 GHz บนอินพุตผสมกับ LO เพื่อสร้างโทนเสียง 5.1 GHz (18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz) แถวอื่นๆ (2, 3, 4, 6, 7 และ 9) สามารถสร้างปัญหาได้เช่นกัน แต่เนื่องจากการอยู่นอกวง จึงสามารถกรองโดยตัวกรองแบนด์พาสอินพุต ระดับของเดือยขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ปัจจัยหลักคือประสิทธิภาพของเครื่องผสม เนื่องจากมิกเซอร์เป็นอุปกรณ์ที่ไม่เชิงเส้นโดยเนื้อแท้ จึงมีฮาร์โมนิกมากมายที่สร้างขึ้นภายในชิ้นส่วน ขึ้นอยู่กับว่าไดโอดภายในมิกเซอร์ถูกจับคู่ได้ดีเพียงใดและมิกเซอร์นั้นได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อประสิทธิภาพที่หลอกลวงได้ดีเพียงใด ระดับของเอาต์พุตจะถูกกำหนด โดยทั่วไปแผนภูมิกระตุ้นของตัวผสมจะรวมอยู่ในแผ่นข้อมูลและสามารถช่วยในการกำหนดระดับเหล่านี้ได้ ตัวอย่างของแผนภูมิเดือยของเครื่องผสมถูกแสดงในตารางที่ 2 สำหรับ HMC773ALC3B แผนภูมิระบุระดับ dBc ของสเปอร์ที่สัมพันธ์กับโทนเสียง 1 × 1 ที่ต้องการ 2 ตาราง แผนภูมิเดือยผสมสำหรับ HMC773ALC3B n × LO 0 1 2 3 4 5 ม. × 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 ด้วยแผนภูมิกระตุ้นนี้ พร้อมกับส่วนขยายของการวิเคราะห์ที่ทำในตารางที่ 1 เราสามารถสร้างภาพรวมของสิ่งที่โทนภาพ m × n ที่อาจรบกวนผู้รับของเราและที่ ระดับไหน. สามารถสร้างสเปรดชีตด้วยผลลัพธ์ที่คล้ายกับที่แสดงในรูปที่ 8       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 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;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 8 m × n ภาพสำหรับเครื่องรับ 12 GHz ถึง 16 GHz ในรูปที่ 8 ส่วนสีน้ำเงินแสดงแบนด์วิดท์ที่ต้องการ เส้นแสดงภาพขนาด m × n และระดับที่แตกต่างกัน จากแผนภูมินี้ ง่ายต่อการดูข้อกำหนดในการกรองก่อนมิกเซอร์เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของผู้รบกวน ในกรณีนี้ มีภาพกระตุ้นหลายภาพที่อยู่ในแถบสีและไม่สามารถกรองได้ ตอนนี้เราจะมาดูกันว่าความยืดหยุ่นของสถาปัตยกรรม IF สูงช่วยให้เราหลีกเลี่ยงปัจจัยกระตุ้นเหล่านี้ได้อย่างไร ซึ่งเป็นสิ่งที่สถาปัตยกรรมแบบซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์ไม่สามารถจ่ายได้ การหลีกเลี่ยงผู้รบกวนในโหมดตัวรับสัญญาณ แผนภูมิในรูปที่ 9 แสดงแผนความถี่ที่คล้ายกันซึ่งมีช่วงตั้งแต่ 8 GHz ถึง 12 GHz โดยมีค่าเริ่มต้น IF ที่ 5.1 GHz แผนภูมินี้ให้มุมมองที่แตกต่างกันของสเปอร์มผสม โดยแสดงความถี่ของการปรับเสียงกลางเทียบกับ m × n ความถี่ภาพ ตรงข้ามกับระดับเดือยดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ เส้นทแยงมุม 1:1 ตัวหนาในแผนภูมินี้แสดงเดือย 1 × 1 ที่ต้องการ เส้นอื่นๆ บนกราฟแสดงภาพขนาด m × n ทางด้านซ้ายของรูปนี้คือการแสดงที่ไม่ยืดหยุ่นในการปรับ IF IF ถูกกำหนดไว้ที่ 5.1 GHz ในกรณีนี้ ด้วยความถี่ปรับแต่ง 10.2 GHz เดือยภาพ 2 × 1 จะตัดผ่านสัญญาณที่ต้องการ ซึ่งหมายความว่าหากคุณปรับไปที่ 10.2 GHz มีโอกาสสูงที่สัญญาณในบริเวณใกล้เคียงอาจปิดกั้นการรับสัญญาณที่น่าสนใจ พล็อตที่ถูกต้องแสดงวิธีแก้ปัญหานี้ด้วยการปรับ IF ที่ยืดหยุ่น ในกรณีนี้ IF เปลี่ยนจาก 5.1 GHz เป็น 4.1 GHz ใกล้ 9.2 GHz เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการเดือยของครอสโอเวอร์       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 9'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 9 m × n ครอสโอเวอร์เดือยที่ไม่มีความยืดหยุ่น IF (บน) และหลีกเลี่ยงครอสโอเวอร์ด้วยการปรับ IF (ด้านล่าง) นี่เป็นเพียงตัวอย่างง่ายๆ ของการหลีกเลี่ยงการปิดกั้นสัญญาณด้วยสถาปัตยกรรม IF ที่สูง เมื่อใช้ร่วมกับอัลกอริธึมอัจฉริยะเพื่อกำหนดสัญญาณรบกวนและคำนวณความถี่ IF ที่อาจเกิดขึ้นใหม่ มีหลายวิธีที่เป็นไปได้ในการสร้างเครื่องรับที่สามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของสเปกตรัม ง่ายพอๆ กับการกำหนด IF ที่เหมาะสมภายในช่วงที่กำหนด (โดยทั่วไปคือ 3 GHz ถึง 6 GHz) จากนั้นจึงคำนวณใหม่และตั้งโปรแกรม LO ตามความถี่นั้น การวางแผนความถี่ของทรานสมิตเตอร์ด้วยสถาปัตยกรรม IF สูง เช่นเดียวกับการวางแผนความถี่ในการรับ มีความเป็นไปได้ที่จะใช้ประโยชน์จากลักษณะที่ยืดหยุ่นของสถาปัตยกรรม IF สูง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงานปลอมของทรานสมิตเตอร์ ในขณะที่ด้านผู้รับ เนื้อหาความถี่ค่อนข้างคาดเดาไม่ได้ ในด้านการส่ง ง่ายต่อการทำนายผลปลอมบนเอาท์พุตของตัวส่ง เนื้อหา RF นี้สามารถทำนายได้ด้วยสมการต่อไปนี้: ในกรณีที่ IF ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าและกำหนดโดยความถี่ในการปรับแต่งของ AD9371 LO จะถูกกำหนดโดยความถี่เอาต์พุตที่ต้องการ แผนภูมิเครื่องผสมที่คล้ายคลึงกันซึ่งทำไว้สำหรับช่องรับสัญญาณสามารถสร้างได้ที่ด้านการส่ง ตัวอย่างแสดงในรูปที่ 10 ในแผนภูมินี้ สเปอร์ที่ใหญ่ที่สุดคือรูปภาพและความถี่ LO ซึ่งสามารถกรองออกไปยังระดับที่ต้องการได้ด้วยตัวกรองแบนด์พาสหลังเครื่องผสม ในระบบ FDD ที่เอาต์พุตปลอมอาจทำให้เครื่องรับในบริเวณใกล้เคียงมีความไว สเปอร์ในแบนด์อาจเป็นปัญหาได้ และนี่คือจุดที่ความยืดหยุ่นของการปรับ IF มีประโยชน์ ในตัวอย่างจากรูปที่ 10 หากใช้ IF แบบคงที่ที่ 5.1 GHz จะมีเดือยครอสโอเวอร์อยู่ที่เอาต์พุตของตัวส่ง ซึ่งจะอยู่ใกล้ 15.2 GHz โดยการปรับ IF เป็น 4.3 GHz ที่ความถี่การปรับ 14 GHz สามารถหลีกเลี่ยงเดือยครอสโอเวอร์ได้ นี้แสดงไว้ในรูปที่ 11       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 10'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 10 เอาต์พุตปลอมไม่มีการกรอง       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 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;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 11 Static IF ทำให้เกิดครอสโอเวอร์เดือย (บน) IF การปรับเพื่อหลีกเลี่ยงเดือยครอสโอเวอร์ (ด้านล่าง) ตัวอย่างการออกแบบ—ระบบ Wideband FDD เพื่อแสดงประสิทธิภาพที่สามารถทำได้ด้วยสถาปัตยกรรมนี้ ระบบ FDD ตัวรับและตัวส่งสัญญาณต้นแบบถูกสร้างขึ้นด้วยส่วนประกอบ Analog Devices นอกชั้นวาง และกำหนดค่าสำหรับการทำงาน 12 GHz ถึง 16 GHz ในแถบรับสัญญาณ และการทำงาน 8 GHz ถึง 12 GHz ในย่านความถี่ส่งสัญญาณ ใช้ IF 5.1 GHz เพื่อรวบรวมข้อมูลประสิทธิภาพ LO ถูกกำหนดเป็นช่วง 17.1 GHz ถึง 21.1 GHz สำหรับช่องรับสัญญาณและ 13.1 GHz ถึง 17.1 GHz สำหรับช่องสัญญาณส่ง บล็อกไดอะแกรมสำหรับต้นแบบแสดงในรูปที่ 12 ในแผนภาพนี้ บอร์ดตัวแปลง X และ Ku จะแสดงทางด้านซ้าย และการ์ดการประเมิน AD9371 จะแสดงทางด้านขวา       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 12'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 12 บล็อกไดอะแกรมสำหรับระบบต้นแบบ FDD เครื่องรับ X- และ Ku-band ข้อมูลเกน ตัวเลขสัญญาณรบกวน และข้อมูล IIP3 ถูกรวบรวมบนตัวแปลงสัญญาณรับสัญญาณ และแสดงในรูปที่ 13 (บนสุด) กำไรโดยรวมอยู่ที่ ~20 dB, NF อยู่ที่ ~6 dB และ IIP3 อยู่ที่ ~–2 dBm การปรับระดับเกนเพิ่มเติมบางอย่างสามารถทำได้โดยใช้อีควอไลเซอร์ หรือการสอบเทียบเกนสามารถทำได้โดยใช้ตัวลดทอนตัวแปรใน AD9371       &แอมป์ amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;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='Figure 13'& amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp;amp; แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;แอมป์;gt; รูปที่ 13 ข้อมูลตัวรับ Ku-band (บน), ข้อมูลตัวส่งสัญญาณ X-band (ด้านล่าง) ตัวแปลงสัญญาณส่งสัญญาณได้รับการวัดด้วยการบันทึกอัตราขยาย 0 P1dB และ OIP3 ข้อมูลนี้ถูกพล็อตข้ามความถี่ในรูปที่ 13 (ด้านล่าง) อัตราขยายคือ ~27 dB, P1 dB ~22 dBm และ OIP3 ~ 32 dBm เมื่อบอร์ดนี้เชื่อมต่อกับตัวรับส่งสัญญาณในตัว ข้อมูลจำเพาะโดยรวมสำหรับการรับและส่งจะแสดงในตารางที่ 3 3 ตาราง ตารางแสดงประสิทธิภาพของระบบโดยรวม Rx, 12 GHz ถึง 16 GHz Tx, 8 GHz ถึง 12 GHz เกน 36 dB กำลังขับ 23 dBm รูปที่ 6.8 dB ระดับเสียงรบกวน –132 dBc/Hz IIP3 –3 dBm OIP3 31 dBm พิน, สูงสุด (ไม่มี AGC ) –33 dBm OP1dB 22 dBm In-Band m × n –60 dBc In-Band Spurs –70 dBc กำลัง 3.4 W กำลัง 4.2 W โดยรวมแล้วประสิทธิภาพของเครื่องรับสอดคล้องกับสถาปัตยกรรม superheterodyne ในขณะที่กำลังลดลงอย่างมาก . การออกแบบ superheterodyne ที่เทียบเท่ากันจะกินไฟมากกว่า 5 W สำหรับห่วงโซ่ตัวรับ นอกจากนี้ บอร์ดต้นแบบยังถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยไม่ได้ให้ความสำคัญกับการลดขนาด ด้วยเทคนิคการจัดวาง PCB ที่เหมาะสม รวมถึงการผสาน AD9371 เข้ากับ PCB เดียวกันกับ downconverter ขนาดโดยรวมของโซลูชันที่ใช้สถาปัตยกรรมนี้สามารถย่อให้เหลือเพียง 4 ถึง 6 ตารางนิ้ว ซึ่งแสดงให้เห็นการประหยัดขนาดได้มากเมื่อเทียบกับสารละลายซูเปอร์เฮเทอโรไดน์ที่เทียบเท่ากัน ซึ่งจะใกล้ถึง 8 ถึง 10 ตารางนิ้ว

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ