如何设计一个减少芯片的收发系统

　　现代通信领域中，beam-forming 技术有着非常广泛的应用。在 5G 通信、相控阵雷达、卫星通信等方面也越来越受到工程师们的重视。波束成形（beamforming or spatial filtering）是传感器阵列中用于定向信号传输或接收的信号处理技术。这是通过将天线阵列中的元件以特定角度的信号经历相长干涉而其他经历相消干涉来实现的。波束成形在发送端和接收端都可以使用，以实现空间选择性。工程师利用波束成形技术已经有相当久的历史，比如使用波束来补偿信道衰减的卫星通讯。卫星和地面接收天线的距离非常远，信道衰减非常大，于是卫星信号到达地面时能量已经非常小，甚至比热噪声还要低。因此，我们需要想方设法提高接收卫星信号能量。当卫星的信号向空间全方向辐射时，绝大多数能量并没有被地面天线接收到，而是被浪费了。为避免这种浪费，我们在接收和发射卫星信号时都会使用波束成形。这样，发射的电磁波信号都集中在一个方向上，只要接收天线能对准这个方向，就可以大大提高接收的卫星信号能量。相控阵天线的 beamforming 技术（如图 1 描述），我们可以线性或二维地对 N 个天线阵列进行波束赋形配置，并以电子的方式，智能地控制阵列中每个单独天线的幅度和相位激励，以产生指向所需方向的波束。在物理结构固定不变的情况下，相控阵天线能够快速无惯性的进行波束成形和波束扫描。

　　针对卫星通信领域的相控阵系统， ADI 代理商 Excelpoint 世健公司的工程师 Rain Cai 向我们介绍了一款 ADI 的相控阵 beamforming 集成化芯片，可以为广大卫星通信客户提供新一代的系统化解决方案（如图 2）。该系统方案包含天线前端的多通道幅相控制集成套片 ADAR1000、上线变频混频器 LTC5548/LTC5549、本振 PLLVCO 集成芯片 ADF5356/ADF5610、低频 2T/2R 收发集成套片 ADRV9009。相比传统的超外差方式，节省数十颗芯片就能完成对整个收发系统的研发设计，大大缩小了整个通信系统的体积和功耗。