** 這是Analog Wire RF取樣博客系列的第10篇,。 **
我在之前的博文中論述了無線電頻率(RF)取樣結(jié)構(gòu)對寬帶系統(tǒng)的優(yōu)勢,但有些系統(tǒng)的運行需要中等帶寬,,或有其它重點考慮的因素,。有源天線陣使用多個專用于產(chǎn)生比單個元件更集中的輻射模式天線。這種集中的模式可將天線增益增加到預(yù)定目標(biāo)或用戶,,并可同時對波束圖型以外區(qū)域提供干擾抑制,,從而無需過多信號帶寬。
雷達陣列就是一種用于精確定位空間目標(biāo)的有源天線系統(tǒng),。圖1中所示的簡單的3×3陣列系統(tǒng)能夠?qū)б齼蓚€維度的波束來追蹤目標(biāo)。
圖 1:3×3雷達天線陣列
每個天線元件都需要有自己的接收機,。較小的陣列可能使用八個元件,;非常大的陣則會使用數(shù)以千計的元件。這些系統(tǒng)需要大量的接收機,,因此每個接收機必須低成本且高功率,;并且這些系統(tǒng)需要高動態(tài)范圍的性能,從而在背景噪聲和干擾中辨別目標(biāo),。
TI設(shè)計的700-2700MHz雙通道接收機和16位ADC及100MHz IF帶寬參考設(shè)計(TIDA-00360),,展示了TSW16DX370評價模塊(EVM),該模塊是適用于有源天線陣系統(tǒng)的超外差接收機,。圖2顯示了框圖,。該參考設(shè)計使用TRF37B32雙混合器將輸入RF信號轉(zhuǎn)換為中頻(IF)。該混合器具有優(yōu)異的增益,、噪聲系數(shù)和輸入線性性能,可用于任何高端通信系統(tǒng),。TRF37B32的功率耗散水平在同類設(shè)備中最低,。這在必須使用幾十個到幾百個接收機的系統(tǒng)中非常重要。
在正常運行中,,設(shè)備消耗的功率是每通道大約1瓦(頻率1950MHz),。電流消耗取決于本機振蕩器(LO)的頻率。如果您需要進一步減小功率,,TRF37B32可提供將標(biāo)稱耗散降至每通道0.6瓦(1950MHz)的低功率模式。如果您只需要一個通道,,還可以選擇單獨降低各個支線的功率,或降低兩個通道的功率,,進行時間劃分雙工(TDD)操作。
TSW16DX370EVM包括一個以250MHz為中心,,100MHz的1dB帶寬的IF帶通濾波器,。EVM 使用了ADC16DX370提供16位分辨率并以370MSPS運行的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC),。它具有在背景噪聲中辨別小信號的高信噪比性能,,并使用JESD204B標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進行串行化,。ADC16DX370僅使用兩個通道將所有數(shù)據(jù)從兩個轉(zhuǎn)換器傳輸?shù)揭粋€集中式處理器,。處理多個接收機時,,TSW16DX370EVM的優(yōu)勢體現(xiàn)在對數(shù)字接口進行壓縮有利于最大限度減少路由。
圖 2:TSW16DX370接收機系統(tǒng)參考設(shè)計
集中的波束無法在需要時導(dǎo)引波束,,便用途有限。使用聯(lián)機相位調(diào)節(jié)電路更改各個元件的相對相位,,可以導(dǎo)引波束。圖3顯示了基于變?nèi)荻O管的模擬相位調(diào)節(jié)器電路,?;旌像詈掀靼演斎牒洼敵龅幕夭〒p耗保持在合理水平,。如果信號路徑包括該電路,,RF性能(尤其是互調(diào)失真)會由于變?nèi)荻O管的非線性性能而降低,。
另一種方法是在LO路徑中放置相位調(diào)節(jié)器電路(如圖4中所示),,這樣信號是一個單頻正弦曲線,而不是已調(diào)信號,。這樣就能獲得所需的相位調(diào)節(jié),而不影響噪聲及線性性能作為調(diào)節(jié)電壓的功能,。
圖 3:相位調(diào)節(jié)電路
圖 4:LO路徑中有相位調(diào)節(jié)的超外差結(jié)構(gòu)
所述的接收機能以低功率耗散保持高性能,,并可輕松適應(yīng)任何尺寸的天線陣,。
歡迎大家查看“我”下個月將論述的用于捕獲1-GHz帶寬信號的接收機解決方案。
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