軍事通信(MILCOM)一直是部署士兵的支柱。雖然這些單元幾十年來已經證明了它們的能力和安全性,但下一代MILCOM平臺將需要利用已經開發的更現代的通信技術來支持手機和Wi-Fi等商業平臺。
用于軍事通信(MILCOM)的系統通常是手持設備(對講機),帶有一鍵通(PTT)按鈕,用戶可以在需要中繼語音消息時按下該按鈕。未按下 PTT 按鈕時,可以從另一個對講機接收傳入的語音郵件。在兩個無線電之間傳遞的語音信息經過調制、加密、放大,并在兩名士兵之間無線傳輸。這些MILCOM對講機與商用手機或通信系統之間存在許多差異,表1中僅顯示了其中的一些差異。
表 1|MILCOM和商業通信系統之間的對比。
下一代MILCOM平臺面臨的挑戰是保持這些關鍵差異中的幾個,同時縮小軍事和商業通信系統之間的一些差距。這些MILCOM平臺將需要通過添加數據和文本功能來改變純語音系統。這種轉變將使地圖、圖像和視頻等數據能夠交付給戰場上的士兵。問題在于,更寬的帶寬給無線電平臺帶來了挑戰,主要是尺寸、重量和功率(SWaP)。
MILCOM平臺使用的傳統射頻(RF)信號鏈將無法在不消耗更多功率的情況下擴展到更寬的帶寬和數字調制方案,并且它們的尺寸和重量也會增加。SWaP的這種增長對士兵來說是不可接受的,他們需要一個更小,更強大的無線電,可以用最小的電池電量為長時間的任務供電。因此,下一代MILCOM平臺將需要新的RF信號鏈架構。
縮小無線電設計
小尺寸無線電設計的一個革命是集成RF收發器。集成收發器通過以多種方式重新分區無線電來減小尺寸和功耗。首先,RF和模擬器件可以轉移到數字域——例如,RF濾波器成為數字濾波器。這些模塊的數字實現比RF模塊更高效,可編程性更強。
其次,分立RF信號鏈通常是外差架構,需要多層頻率轉換、濾波、放大和數字采樣。集成收發器可以使用零中頻(ZIF)架構,從而大大減少信號鏈中所需的組件,特別是所需的濾波和放大級。移除這些級可減小尺寸和功耗。
最后,ZIF架構是數字轉換器的更有效使用,在寬帶系統中,數字轉換器可以驅動整體功耗。雖然商業平臺在過去十年中已經能夠利用ZIF收發器,但具有MILCOM適用功能的首批產品僅在過去幾年才上市。
MILCOM無線電電路的骨干需要的是集成收發器,它在提供單芯片解決方案方面取得了長足的進步,這些解決方案將集成大部分接收器和發射器信號鏈,同時保持跳頻、AGC和升級到未來波形的能力等功能。將這些收發器作為無線電的核心模塊,將使下一代MILCOM無線電系統成為可能。
圖1|ADRV9009功能框圖
ADRV9009(圖1)是一款CMOS收發器,具有多種適合MILCOM的特性。首先,該設備是本機時間雙工設備 (TDD),這是 PTT 架構通常的工作方式;與器件中有兩個本地振蕩器 (LO) 相比,這種設置可節省功耗。集成LO支持收發器中的本地跳頻,無論是從頻率生成角度還是從校準角度。
可用帶寬可在 20 MHz 和 200 MHz 之間編程,從而實現一系列寬帶寬工作模式。它也與波形無關,這意味著它將RF傳送到位,對使用的波形沒有限制;這將允許實現現在可用的波形和將來引入的波形。最后,ADRV9009在收發器中集成了多個輔助功能。自動增益控制(AGC)對于優化接收器動態范圍至關重要,ADRV9009具有一個范圍為30 dB的內部AGC環路。溫度傳感器、控制轉換器和通用輸出 (GPO) 也集成在器件中,以節省 MILCOM 無線電系統的空間。
審核編輯:郭婷
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