如何实现X和Ku波段小尺寸无线电的设计

　　卫星通信、雷达和信号情报（SIGINT）领域的许多航空航天和防务电子系统早就要求使用一部分或全部X和Ku频段。随着这些应用转向更加便携的平台，如无人机（UAV）和手持式无线电等，开发在X和Ku波段工作，同时仍然保持极高性能水平的新型小尺寸、低功耗无线电设计变得至关重要。本文介绍一种新型高中频架构，其显著削减了接收机和发射机的尺寸、重量、功耗与成本，而系统规格不受影响。由此产生的平台与现有无线电设计相比，模块化程度、灵活性和软件定义程度也更高。

　　简介

　　近年来，推动RF系统实现更宽带宽、更高性能、更低功耗，同时提高频率范围并缩小尺寸的力量越来越强大。这一趋势已成为技术进步的驱动力，RF器件的集成度远超以往所见。有许多因素在推动这一趋势。卫星通信系统为了发送和接收每天收集到的数TB数据，对数据速率的要求已达到4 Gbps。这一要求推动系统的工作频率提高到Ku和Ka波段，原因是在这些频率上更容易实现更宽的带宽和更高的数据速率。这势必导致通道密度更高，每通道的带宽更宽。在信号情报领域，性能要求也在不断提高。此类系统的扫描速率越来越高，故而要求系统具有快速调谐PLL和宽带宽覆盖范围。对尺寸更小、重量更轻、功耗更低（SWaP）和集成度更高系统的需求，源于业界希望在现场操作手持式设备，以及希望提高大型固定位置系统的通道密度。相控阵的发展同样得益于单芯片RF系统集成度的提高。集成让收发器越来越小，使得每个天线元件都可以有自己的收发器，进而促使模拟波束赋形向数字波束赋形转变。通过数字波束赋形，单一阵列可以同时追踪多个波束。相控阵系统应用广泛，包括天气雷达和定向通信等。由于低频信号环境变得越来越拥堵，许多应用不可避免地要求提高频率。本文介绍如何利用一种高度集成的架构来应对上述挑战，该架构将AD9371收发器用作中频接收机和发射机，使得整个中频级及其相关器件都可以从系统中移除。文中比较了传统系统与提议的架构，并举例说明了如何通过典型设计流程来实现此架构。具体说来，使用集成收发器可以实现一些高级频率规划，这是标准超外差样式收发器做不到的。