無(wú)線電平臺(tái)數(shù)字射頻是提高現(xiàn)代無(wú)線電系統(tǒng)復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力、機(jī)動(dòng)能力、傳輸能力和綜合集成能力等基礎(chǔ)性能的關(guān)鍵. 本文分析了射頻技術(shù)的發(fā)展需求和國(guó)內(nèi)外數(shù)字射頻領(lǐng)域的研究進(jìn)展, 以及模擬射頻核心單元—— 模擬射頻功放主要指標(biāo)相互矛盾的機(jī)理, 并將數(shù)字射頻概念擴(kuò)展到綜合數(shù)字射頻, 重點(diǎn)論述了數(shù)字射頻核心技術(shù)—— 數(shù)字射頻功放和全數(shù)字發(fā)信機(jī)的基本原理、優(yōu)勢(shì)和關(guān)鍵技術(shù), 提出了基于系統(tǒng)與工藝相結(jié)合的數(shù)字射頻設(shè)計(jì)方法、數(shù)字射頻功放的物理模型和一種全數(shù)字發(fā)信機(jī)體系結(jié)構(gòu)以及我國(guó)自主可控發(fā)展數(shù)字射頻的技術(shù)路線建議. 本文認(rèn)為在當(dāng)今時(shí)代背景下, 數(shù)字射頻對(duì)于新一代無(wú)線電平臺(tái)具有革命性和可行性; 如果不能自主可控發(fā)展該項(xiàng)核心技術(shù),我國(guó)又將出現(xiàn)一個(gè)新的受制于人的脆弱點(diǎn).

1 引言

現(xiàn)代無(wú)線電系統(tǒng)一般由無(wú)線電平臺(tái)、天線和應(yīng)用軟件等組成, 無(wú)線電平臺(tái)主要包括發(fā)信機(jī)和收信機(jī)等, 直接關(guān)系到系統(tǒng)的信號(hào)處理能力、傳輸能力和體積重量等基礎(chǔ)性能。

相比于模擬射頻(analog RF) 在模擬域處理和實(shí)現(xiàn)無(wú)線電平臺(tái)的射頻功能, 數(shù)字射頻(digital RF)是在數(shù)字域處理和實(shí)現(xiàn)無(wú)線電平臺(tái)所需的射頻功能, 如數(shù)字射頻功放、數(shù)字上下變頻、數(shù)字射頻信號(hào)處理、數(shù)字射頻濾波、數(shù)字射頻信號(hào)產(chǎn)生等, 主要目的是實(shí)現(xiàn)電磁環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的全數(shù)字收發(fā)信機(jī).數(shù)字射頻實(shí)現(xiàn)的過程稱之為射頻數(shù)字化。

相比于綜合模擬射頻在模擬域綜合集成多個(gè)無(wú)線電平臺(tái)的射頻功能, 綜合數(shù)字射頻是在數(shù)字域同時(shí)實(shí)現(xiàn)和綜合集成多個(gè)無(wú)線電平臺(tái)的射頻功能. 綜合數(shù)字射頻是數(shù)字射頻的擴(kuò)展, 數(shù)字射頻是綜合數(shù)字射頻的前提和基礎(chǔ)。

在過去幾十年里, 無(wú)線電技術(shù)的進(jìn)步已成為信息技術(shù)迅速發(fā)展的重要推動(dòng)力. 然而, 自從100 多年前無(wú)線電技術(shù)問世以來, 盡管器件經(jīng)歷了電子管、晶體管和集成電路等發(fā)展歷程, 乃至上世紀(jì)后期出現(xiàn)軟件無(wú)線電(soft radio, SR) 概念[13], 國(guó)內(nèi)外至今也僅實(shí)現(xiàn)了中頻以下數(shù)字化和接收機(jī)前端的部分?jǐn)?shù)字化, 并似乎將較多精力集中于接收機(jī)數(shù)字化的研究, 逐步推出了一種可以實(shí)現(xiàn)的SR 版本, 即人們常說的軟件定義無(wú)線電(soft define radio, SDR), 但以模擬射頻功放(如: A 類、B 類及AB 類功放等, 統(tǒng)稱模擬射頻功放( analog radio frequency power amplifier, ARFPA)) 為核心的模擬體制發(fā)信機(jī)(analog transmitter, ATx) 至今仍沒有改變. 這種體制性的缺陷, 制約了無(wú)線電系統(tǒng)的信號(hào)處理能力、傳輸能力、機(jī)動(dòng)能力、復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力和綜合集成能力等基礎(chǔ)性能。

鑒于數(shù)字射頻和綜合數(shù)字射頻的內(nèi)涵、相互關(guān)系、需求的迫切性和已有研究進(jìn)展, 當(dāng)前研究的重點(diǎn)主要是數(shù)字射頻的核心技術(shù)—— 基于數(shù)字射頻功放(digital radio frequency power amplifier,DRFPA) 的全數(shù)字發(fā)信機(jī)(all-digital transmitter, ADTx). 研究和實(shí)踐表明, 數(shù)字射頻功放具有高效率、高線性、寬頻帶等獨(dú)特優(yōu)勢(shì), 基于數(shù)字射頻功放的全數(shù)字發(fā)信機(jī)便于重構(gòu), 有望解決模擬射頻的體制性缺陷和滿足新一代無(wú)線電平臺(tái)發(fā)展的重大現(xiàn)實(shí)需求. 因此, 在新的時(shí)代背景下, 針對(duì)現(xiàn)有無(wú)線電技術(shù)體制存在的基礎(chǔ)性不足, 借助數(shù)字技術(shù)和微電子工藝的快速發(fā)展, 突破在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)射頻信號(hào)高效功率放大的設(shè)計(jì)理論和關(guān)鍵技術(shù), 研制全數(shù)字發(fā)信機(jī), 實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)核心技術(shù)的自主創(chuàng)新和自主可控,對(duì)于軍、民用無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展和無(wú)線電系統(tǒng)基礎(chǔ)性能的躍升都具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

2 射頻技術(shù)的發(fā)展需求

基于模擬射頻功放為核心的模擬發(fā)信機(jī)雖然在無(wú)線電歷史進(jìn)程中發(fā)揮了重要作用, 但在信息化時(shí)代又成為制約無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)展的重要瓶頸, 難以滿足當(dāng)今軍事和社會(huì)的發(fā)展需求。

需求1： 要求射頻功放高效率、高線性和寬頻帶, 提高無(wú)線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)性能。

射頻功放是發(fā)信機(jī)的核心. 理論和實(shí)踐表明, 傳統(tǒng)模擬射頻功放的效率、線性、帶寬等主要性能指標(biāo)之間相互矛盾, 工程中需要根據(jù)不同的要求予以折中, 難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)主要性能指標(biāo)的共同提高, 嚴(yán)重制約了無(wú)線電系統(tǒng)尤其是便攜式無(wú)線電設(shè)備的持續(xù)工作時(shí)間、信號(hào)質(zhì)量和體積重量等基礎(chǔ)性能. 為提高無(wú)線通信系統(tǒng)頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率, 對(duì)射頻功放的線性和帶寬等性能又提出了更高要求, 這將進(jìn)一步降低模擬射頻功放的效率, 從而限制了發(fā)信機(jī)綜合性能的提升. 在日益苛刻的線性和帶寬指標(biāo)條件下, 如果能實(shí)現(xiàn)數(shù)字域射頻功率放大, 則可大幅度提高射頻功放的效率、線性和頻帶性能, 減小系統(tǒng)的體積重量和延長(zhǎng)工作時(shí)間, 對(duì)于軍用可提高系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性和戰(zhàn)場(chǎng)生存能力, 對(duì)于民用還可增加電池工作時(shí)間, 為節(jié)能減排、降低運(yùn)營(yíng)成本做出貢獻(xiàn)。

需求2：要求發(fā)信機(jī)射頻可重構(gòu), 以兼容不同傳輸波形, 提高復(fù)雜電磁環(huán)境適應(yīng)能力。軟件化的前提是數(shù)字化, 沒有數(shù)字化就無(wú)法實(shí)現(xiàn)軟件化. 雖然得益于數(shù)字信號(hào)處理(DSP) 器件時(shí)鐘頻率的顯著提升以及直接數(shù)字頻率合成(DDS) 等技術(shù)的出現(xiàn), 從基帶到射頻可實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)字化(包括中頻以下數(shù)字化), 但因位于發(fā)信機(jī)末端的射頻功放仍為模擬體制, 其參數(shù)固定, 難以可重構(gòu)和可編程, 成為發(fā)信機(jī)全數(shù)字化進(jìn)程和實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電架構(gòu)的最后障礙. 如果能實(shí)現(xiàn)通用性強(qiáng)的基于數(shù)字射頻功放的全數(shù)字發(fā)信機(jī), 對(duì)于軍用無(wú)線電系統(tǒng), 便于靈活使用多種通信模式(如: 不同頻段、多種復(fù)雜調(diào)制波形和可變頻帶等), 以提高系統(tǒng)的綜合抗干擾能力和射頻信號(hào)低截獲性能; 對(duì)于民用無(wú)線電系統(tǒng), 可以支持更多的體制, 滿足多模多頻的應(yīng)用要求, 降低無(wú)線終端成本, 還便于增加傳輸帶寬和支持更多的業(yè)務(wù)種類。

需求3：要求在相同裝備平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)多種射頻功能的高效集成, 提高系統(tǒng)電磁兼容性。

隨著國(guó)家和軍隊(duì)信息化建設(shè)的逐步深入, 需要使用越來越多的無(wú)線電系統(tǒng), 如: 無(wú)線通信、導(dǎo)航和電子對(duì)抗等. 在很多情況下, 還需要將多種無(wú)線電系統(tǒng)裝載于同一個(gè)平臺(tái)(如: 車載、艦(船) 載、機(jī)載、星載、彈載等平臺(tái)), 這就要求在相應(yīng)平臺(tái)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種射頻功能的綜合集成, 如: 車載平臺(tái)多種無(wú)線通信系統(tǒng)的射頻綜合設(shè)計(jì)、機(jī)載平臺(tái)的航電一體化等. 然而, 在模擬域進(jìn)行射頻綜合集成時(shí), 各種無(wú)線電系統(tǒng)的射頻單元異構(gòu), 參數(shù)固定, 只能對(duì)各自存在的射頻單元進(jìn)行射頻信號(hào)合路的設(shè)計(jì), 通用性差, 插損大, 制約了裝載平臺(tái)體積、重量和功耗等性能, 形成多種系統(tǒng)射頻單元的堆砌. 如果能在數(shù)字域?qū)Σ煌漕l功能進(jìn)行綜合處理和一體化高效集成, 則可減小裝載平臺(tái)的載荷, 對(duì)于軍用便于裝備減型增效, 提高機(jī)動(dòng)性, 對(duì)于民用可進(jìn)一步可降低運(yùn)營(yíng)成本。

3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

無(wú)線電平臺(tái)的數(shù)字射頻技術(shù), 尤其是基于數(shù)字射頻功放的全數(shù)字發(fā)信機(jī)研究, 大約已經(jīng)歷了十余年時(shí)間. 早期是針對(duì)模擬射頻功放主要指標(biāo)之間相互矛盾, 難以同時(shí)滿足無(wú)線電系統(tǒng)高效率、高線性和寬頻帶等要求, 業(yè)界提出了前饋、反饋和數(shù)字預(yù)失真 等射頻功放線性化技術(shù), 以及一些高效功放結(jié)構(gòu), 在一定程度上滿足了一些使用場(chǎng)合的要求, 但始終沒有解決模擬射頻功放體制存在的根本性矛盾. 隨著數(shù)字技術(shù)和微電子器件工藝的快速發(fā)展以及數(shù)字音頻功放的成功應(yīng)用,為數(shù)字射頻功放的提出奠定了基礎(chǔ), 有望突破射頻功放主要技術(shù)指標(biāo)相互矛盾的制約。

采用數(shù)字射頻功放, 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)新一代軍用通信裝備和民用移動(dòng)通信設(shè)備是當(dāng)前國(guó)際上的一個(gè)研究熱點(diǎn), 尤其針對(duì)數(shù)字射頻功放和全數(shù)字發(fā)信機(jī)的新體制、新技術(shù)和新工藝的研究十分活躍，美國(guó)陸軍部較早資助“數(shù)字射頻信號(hào)發(fā)信機(jī)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)” 研究, 其重點(diǎn)是以基帶信號(hào)數(shù)字調(diào)制直接驅(qū)動(dòng)高效脈沖功率放大器為核心的數(shù)字射頻功率放大器，2011 年11 月和2012 年3 月, 美國(guó)DARPA先后兩次資助“新一代高效射頻技術(shù)”, 其核心是高效寬帶射頻功率放大技術(shù)和基于高性能氮化鎵(GaN) 工藝的超高速開關(guān)功率器件， 2004 年起, 美國(guó)聯(lián)合微波公司(M/A-COM) 以聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)無(wú)線電系統(tǒng)(JTRS) 新的解決方案為目標(biāo)定位, 開展了以數(shù)字射頻功率放大為突破口的可編程數(shù)字發(fā)信機(jī)技術(shù)研究, 提出了名為“DTx” 的全數(shù)字寬帶發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu), 并稱其為新一代軍用無(wú)線電平臺(tái)的革命性技術(shù)， 2008 年, 美國(guó)Agilent 公司和加拿大射頻功放專家Stapleton 教授聯(lián)合撰寫了一篇研究報(bào)告, 認(rèn)為基于帶通增量求和調(diào)制(BPDSM) 方案的S 類數(shù)字射頻功放具有高效率和高線性, 輸出信號(hào)質(zhì)量完全能滿足相關(guān)通信體制的要求, 數(shù)字射頻功放是日益增長(zhǎng)的手持無(wú)線通信系統(tǒng)的必然選擇.2009 年韓國(guó)“半導(dǎo)體技術(shù)與科學(xué)雜志” 的一篇文獻(xiàn) 提出了下一代移動(dòng)手持無(wú)線通信設(shè)備功放和發(fā)信機(jī)的技術(shù)發(fā)展方向是單芯片集成工藝的數(shù)字射頻功放. 德國(guó)一研究機(jī)構(gòu)采用GaN 工藝, 研制了基于帶通增量求和調(diào)制的S 類數(shù)字射頻功放原理樣片(UHF 頻段, 20 W), 其開關(guān)放大單元工作效率可達(dá)80% 以上. 2007 年至2012 年, 瑞典皇家技術(shù)學(xué)院Rong Liang 和Chen Jian 博士在ZhengLi-Rong 教授的指導(dǎo)下, 以SDR 為目標(biāo), 對(duì)全數(shù)字極化發(fā)信機(jī)及其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究.2012 年, 美國(guó)Balasubramanian 等學(xué)者論述了全數(shù)字發(fā)信機(jī)是實(shí)現(xiàn)全軟件無(wú)線電“終極傳輸” 的必經(jīng)之路. 2014 年, Francois 等提出了一種基于射頻脈寬調(diào)制(RFPWM) 的用于全數(shù)字發(fā)信機(jī)的可重構(gòu)數(shù)字功放架構(gòu), 相比于B 類模擬射頻功放, 在功率回退(power back-off) 時(shí), 其功放效率提高近3.5 倍. 但據(jù)現(xiàn)有公開的技術(shù)資料, 國(guó)外在數(shù)字射頻研究方面, 目前主要是仿真和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果, 還未見實(shí)用產(chǎn)品和應(yīng)用的公開報(bào)道。

從上世紀(jì)80 年代后期開始, 國(guó)內(nèi)部分高校和工業(yè)部門對(duì)開關(guān)模式的射頻功放電路和基于CMOS工藝的射頻開關(guān)功放IC 等開展了研究, 取得了一些有益的學(xué)術(shù)和實(shí)驗(yàn)室成果. 近些年來, 作者所在團(tuán)隊(duì)結(jié)合軍事通信的直接需求和其他無(wú)線電系統(tǒng)的潛在應(yīng)用, 得益于國(guó)內(nèi)器件水平的提高, 對(duì)數(shù)字射頻功放和全數(shù)字發(fā)信機(jī)等開展了較為系統(tǒng)的研究與工程實(shí)踐, 形成了初步的設(shè)計(jì)理論和方法, 針對(duì)不同的應(yīng)用需求, 提出了多種數(shù)字射頻功放和全數(shù)字發(fā)信機(jī)實(shí)現(xiàn)方案, 并與國(guó)內(nèi)具有器件工藝優(yōu)勢(shì)的部門進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新, 突破了主要核心關(guān)鍵技術(shù), 研制成功相應(yīng)頻段數(shù)字射頻功放和全數(shù)字發(fā)信機(jī)原理樣機(jī)及其所需的多種專用芯片, 驗(yàn)證了數(shù)字射頻功放和全數(shù)字發(fā)信機(jī)高效率、高線性、寬頻帶和可重構(gòu)等綜合優(yōu)勢(shì), 實(shí)現(xiàn)了該項(xiàng)核心技術(shù)的自主可控, 為實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化無(wú)線電平臺(tái)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

4 模擬射頻功放與數(shù)字射頻功放對(duì)無(wú)線電系統(tǒng)性能的影響

模擬射頻功放與數(shù)字射頻功放在工作機(jī)理上有重大區(qū)別, 導(dǎo)致了其對(duì)無(wú)線電系統(tǒng)的作用效果差別明顯。

4.1 模擬射頻功放主要指標(biāo)相互矛盾的機(jī)理

射頻功放的主要指標(biāo)有: 效率、線性和帶寬等, 其性能主要取決于實(shí)現(xiàn)功率放大的功率晶體管、直流偏置電路、輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò)以及輸出濾波器. 其中功率晶體管的工作狀態(tài)由直流偏置電路設(shè)定的靜態(tài)工作點(diǎn)決定。

4.1.1 模擬射頻功放效率與線性相互矛盾的機(jī)理

假設(shè)模擬射頻功放的輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)和輸出濾波器是理想無(wú)損的, 此時(shí)模擬射頻功放的性能主要取決于功率晶體管, 傳遞到負(fù)載RL 的輸出功率Pout 是從直流電源輸出功率Pdc 中獲得的,而且受輸入信號(hào)功率Pin 的控制. 但從Pdc 到Pout 的功率轉(zhuǎn)換效率不是100%, 即功放輸入總功率Pdc+Pin 中的一部分轉(zhuǎn)換為包括熱耗散和諧波、互調(diào)等輸出失真在內(nèi)的耗散功率Pdis。

根據(jù)能量守恒定律, 功放輸入總功率Pdc+Pin 必須與Pout 和Pdis 的總和相等. 要實(shí)現(xiàn)功率放大,功率晶體管必須要能提供一個(gè)信號(hào)增益G:

這個(gè)關(guān)系式表明, 要保證功放輸入輸出信號(hào)之間的線性關(guān)系, 就要求G 為一個(gè)恒定值. 而模擬射頻功放的功率晶體管工作在線性區(qū), 在一定的有源區(qū)域內(nèi), 功率晶體管輸出電流與輸入信號(hào)的電壓線性相關(guān). 但由于晶體管的飽和特性, 當(dāng)輸入信號(hào)的電壓幅值超過某個(gè)門限時(shí), 功率晶體管輸出電流不再隨之增大, 同時(shí)也限制了直流電源向功放輸出電流的能力, 使得Pout 和Pdc 均不再隨Pin 的增大而同步增大, 而且Pdis 永遠(yuǎn)不會(huì)是負(fù)數(shù), 因此G 不再保持恒定(增益壓縮), 必定要顯示出非線性特征。

功放的功率附加效率PAE[ 表明了功放效率與信號(hào)增益G 的關(guān)系, 即

圖1 模擬射頻功放增益、效率與Pin 的關(guān)系

上式表明, 如果要保證線性度(G 恒定), PAE 將正比于Pin 或Pout 與Pdc 之比. 當(dāng)Pin 一定時(shí),要提高PAE 就要減小Pdc. 由前面分析可知, 要減小Pdc 功放需要進(jìn)入飽和狀態(tài), 而這將帶來非線性失真(增益壓縮), 因而效率與線性出現(xiàn)了矛盾. 為了便于理解, 圖1 給出A 類、B 類模擬功放效率與線性(增益) 定性的關(guān)系曲線, 其中PinFS 為保證G 恒定的額定輸入功率. 當(dāng)Pin6PinFS 時(shí), G 保持恒定, 對(duì)于全周期工作的A 類功放, 其Pdc 為常量, 而僅正半周期工作的B 類功放, 其Pdc 與輸入信號(hào)電壓幅值成正比, 且A 類、B 類功放的效率理論上分別與Pin 成正比例和開平方關(guān)系, 均隨Pin 的減小而降低. 但實(shí)際中, 由于功率晶體管并非是理想的線性化器件, 即使在其線性區(qū), 還是會(huì)表現(xiàn)出一定的非線性特性, 且越靠近線性區(qū)的兩端非線性越嚴(yán)重. 因此, 隨著Pin 的增大, 雖然功放效率隨之增大, 但非線性失真也相應(yīng)增加. 特別當(dāng)Pin>PinFS 時(shí), 功放逐漸進(jìn)入飽和狀態(tài), 開始出現(xiàn)由增益壓縮引起的非線性失真, 功放效率仍隨Pin 的進(jìn)一步增大而增大, 但增加的趨勢(shì)變緩. 為獲得更優(yōu)的效率和線性折中, 適當(dāng)提高B 類功放的靜態(tài)偏置電流, 即AB 類功放設(shè)計(jì), 成為采用最多的模擬射頻功放形式. 無(wú)論何種模擬射頻功放形式, 要改善線性均需減小輸入功率(功率回退), 而這將顯著降低功放效率, 因此以A 類、B 類和AB 類為代表的模擬射頻功放設(shè)計(jì)都要受到嚴(yán)格的線性度— 效率之間矛盾關(guān)系的影響。

4.1.2 模擬射頻功放工作帶寬與效率、線性相互矛盾的機(jī)理

由于射頻功放的工作頻率很高, 為實(shí)現(xiàn)功放可用功率從源到負(fù)載的最大傳輸, 就必須進(jìn)行阻抗匹配, 將功率晶體管的輸入、輸出阻抗匹配到所用傳輸線的特征阻抗(一般為50 Ω), 以減小由信號(hào)反射引起的回波損耗和非線性失真. 因此即使功率晶體管工作在理想狀態(tài), 功放輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的性能仍將在很大程度上影響功放的效率和線性. 而模擬射頻功放的功率晶體管的輸入、輸出阻抗隨輸入、輸出電壓和電流的變化而變化, 增加了輸入、輸出匹配網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)難度, 甚至只能針對(duì)特定工作頻段和工作方式進(jìn)行專門設(shè)計(jì), 降低了模擬射頻功放的通用性. 特別是當(dāng)功放工作帶寬增加時(shí), 需要在更寬的頻帶內(nèi)進(jìn)行阻抗匹配, 受阻抗匹配原理的限制, 帶寬越寬則回波損耗越大, 要實(shí)現(xiàn)理想的寬帶阻抗匹配十分困難, 其回波損耗與工作帶寬的關(guān)系示意圖如圖2 所示, 在工程實(shí)踐中, 為了實(shí)現(xiàn)模擬射頻功放的寬帶工作, 只能犧牲匹配網(wǎng)絡(luò)在工作頻帶內(nèi)的性能, 從而降低功放的效率和線性。

圖2 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)回波損耗與功放帶寬的關(guān)系

4.2 模擬射頻功放對(duì)無(wú)線電系統(tǒng)性能的制約

由于模擬射頻功放主要性能指標(biāo)之間相互矛盾的理論限制, 以及實(shí)際工程設(shè)計(jì)中的折中與妥協(xié),嚴(yán)重制約了現(xiàn)有無(wú)線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)性能。

4.2.1 模擬射頻功放的低效率制約了無(wú)線電系統(tǒng)的工作效率

如前所述, 模擬射頻功放利用功率晶體管的線性區(qū)進(jìn)行功率放大, 使得模擬功放既放大功率又存在大量靜態(tài)功耗. 實(shí)踐表明, 在達(dá)到一定線性指標(biāo)條件下, 其效率一般只能做到30% 左右, 有時(shí)甚至不到10%, 其功耗約占發(fā)信機(jī)功耗60%70%, 亦即發(fā)信機(jī)一半以上的功率轉(zhuǎn)換為無(wú)益的損耗發(fā)熱, 制約了系統(tǒng)工作效率的提高和體積重量的減小, 直接影響系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性能和便攜式無(wú)線電系統(tǒng)的有效工作時(shí)間, 還帶來散熱問題, 甚至由于溫升保護(hù)頻繁, 影響系統(tǒng)的正常工作。

4.2.2 模擬射頻功放的非線性制約了無(wú)線電系統(tǒng)的信號(hào)質(zhì)量和電磁兼容性

模擬射頻功放的非線性主要來源于輸出功率增大時(shí)的過載失真、小信號(hào)時(shí)的過零失真和推挽功率器件特性不一致時(shí)的失配失真等, 這些非線性降低了輸出信噪比, 增加了帶外雜散, 不僅制約了無(wú)線電系統(tǒng)的傳輸速率、射頻信道線性范圍, 而且成為無(wú)線電系統(tǒng)間互擾的主要來源, 影響了系統(tǒng)的組網(wǎng)效率、頻譜利用率和網(wǎng)系運(yùn)用能力. 業(yè)界近年提出的功放線性化等技術(shù), 雖然使模擬功放的線性得到改善, 但帶來了系統(tǒng)復(fù)雜度的增加。

4.2.3 模擬射頻功放的頻帶特性制約了無(wú)線電系統(tǒng)工作帶寬的拓展

由于模擬射頻功放中放大器件的阻抗特點(diǎn)和寬帶阻抗匹配機(jī)理的限制, 展寬模擬射頻功放的工作帶寬將影響功放的輸出功率、工作效率、穩(wěn)定性和輸出負(fù)載適應(yīng)性等性能. 現(xiàn)代無(wú)線電系統(tǒng)既希望在一定頻段內(nèi)能帶寬工作, 以提高數(shù)據(jù)速率, 又希望工作頻段可以靈活設(shè)置, 但模擬射頻功放的頻帶特性不僅難以適應(yīng)寬帶工作的需要, 而且只能針對(duì)特定工作頻段和工作方式進(jìn)行定制設(shè)計(jì), 使得模擬射頻功放的通用性和應(yīng)用范圍受到很大的限制。

4.2.4 模擬射頻功放技術(shù)體制制約了無(wú)線電系統(tǒng)的射頻數(shù)字化進(jìn)程

由于模擬射頻功放在模擬域?qū)崿F(xiàn)射頻信號(hào)功率放大, 難以滿足軟件無(wú)線電架構(gòu)對(duì)射頻數(shù)字化的要求. 按照常規(guī)的通信原理與技術(shù), 射頻功放的數(shù)字化是難以實(shí)現(xiàn)的. 在中頻以下數(shù)字化的發(fā)信機(jī)中, 已調(diào)數(shù)字中頻信號(hào)必須經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換和模擬混頻后才能經(jīng)模擬射頻功放進(jìn)行功率放大, 增加了系統(tǒng)復(fù)雜度. 近些年來, 射頻信號(hào)的直接數(shù)字調(diào)制技術(shù)發(fā)展迅速, 但仍然需要采用高速數(shù)模轉(zhuǎn)換和模擬射頻功率放大, 阻礙了無(wú)線電系統(tǒng)發(fā)信機(jī)的全數(shù)字化。

4.3 數(shù)字射頻功放提高無(wú)線電系統(tǒng)性能的機(jī)理

得益于先進(jìn)DSP 技術(shù)和高效開關(guān)功放技術(shù), 數(shù)字射頻功放的主要性能指標(biāo)之間在理論上不存在制約關(guān)系, 可明顯提高無(wú)線電系統(tǒng)的基礎(chǔ)性能。

4.3.1 數(shù)字射頻功放的工作效率高

與模擬射頻功放不同, 數(shù)字射頻功放的功率晶體管在飽和區(qū)和截止區(qū)之間進(jìn)行開關(guān)切換, 不需要直流偏置電路提供靜態(tài)偏置電流, 因此幾乎沒有靜態(tài)電流消耗, 電源功率直接轉(zhuǎn)換成輸出功率, 理論效率可達(dá)100%. 同時(shí), 當(dāng)功率晶體管導(dǎo)通時(shí), 有輸出電流而幾乎沒有輸出電壓, 當(dāng)晶體管截止時(shí), 有輸出電壓而幾乎沒有輸出電流, 因此數(shù)字射頻功放由輸出電壓、電流交疊而帶來的器件損耗遠(yuǎn)小于模擬射頻功放. 由于損耗的減小, 數(shù)字射頻功放功率晶體管的發(fā)熱大幅減小, 降低了對(duì)散熱的要求. 實(shí)際效率與數(shù)字射頻調(diào)制的編碼效率、驅(qū)動(dòng)和功率晶體管性能以及開關(guān)功放電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素有關(guān). 數(shù)字射頻功放工作效率的提高, 可延長(zhǎng)由電池供電的無(wú)線電系統(tǒng)的持續(xù)工作時(shí)間, 減小系統(tǒng)的體積、重量,提高系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)性。

4.3.2 數(shù)字射頻功放的線性性能好

數(shù)字射頻功放的功率晶體管雖然工作在飽和區(qū)和截止區(qū), 理論上存在比模擬射頻功放更嚴(yán)重的非線性, 但由于數(shù)字射頻功放的工作狀態(tài)固定且已知, 其功率晶體管要么導(dǎo)通, 要么截止, 其工作狀態(tài)不隨輸入功率的變化而變化, 因此經(jīng)數(shù)字射頻調(diào)制處理后可抵消其非線性, 達(dá)到遠(yuǎn)優(yōu)于模擬射頻功放的線性性能. 理論上輸出信號(hào)線性范圍主要取決于數(shù)字處理器的位數(shù)和工作頻率, 只要其位數(shù)和工作頻率合適, 就能保證功放所需的線性性能. 實(shí)際線性性能與數(shù)字射頻調(diào)制算法、實(shí)現(xiàn)工藝和輸出濾波電路性能等因素有關(guān). 數(shù)字射頻功放線性性能的提高, 可改善信號(hào)質(zhì)量, 減小帶外雜散, 提高無(wú)線電系統(tǒng)的組網(wǎng)效率和頻譜利用率等系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性能。

4.3.3 數(shù)字射頻功放的工作頻帶寬

數(shù)字射頻功放的功率晶體管本質(zhì)上為一個(gè)開關(guān), 可以不需要進(jìn)行輸入、輸出阻抗匹配, 從而避免了阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)對(duì)工作帶寬的制約, 其工作帶寬理論上僅取決于數(shù)字處理器件的處理速率和功率晶體管所能達(dá)到的最高開關(guān)頻率. 在功率晶體管的最高開關(guān)頻率滿足要求的情況下, 只要選擇合適數(shù)字處理速率的器件, 或數(shù)字處理速率足夠高, 就能保證射頻功率放大所需的工作帶寬. 實(shí)際工作帶寬與處理器最高頻率、驅(qū)動(dòng)速度和功率器件寄生參數(shù)等因素有關(guān). 數(shù)字射頻功放帶寬性能的提高, 便于無(wú)線電系統(tǒng)寬帶工作, 提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率和抗干擾性能以及功放的通用性和靈活性等。

4.3.4 數(shù)字射頻功放便于射頻可重構(gòu)

數(shù)字射頻功放是在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)射頻信號(hào)的功率放大, 增加數(shù)字上變頻等處理后, 可實(shí)現(xiàn)基帶數(shù)字信號(hào)輸入、大功率模擬信號(hào)輸出的全數(shù)字發(fā)信機(jī), 簡(jiǎn)化信道機(jī)設(shè)計(jì), 通過設(shè)置功放、濾波等參數(shù), 便于射頻可重構(gòu). 實(shí)際可重構(gòu)性能主要與數(shù)字射頻調(diào)制和成形濾波等因素有關(guān). 實(shí)現(xiàn)全數(shù)字發(fā)信機(jī)和射頻可重構(gòu), 可更好地滿足軟件無(wú)線電架構(gòu)、多模式、射頻信號(hào)低截獲和射頻信號(hào)識(shí)別等電磁環(huán)境適應(yīng)能力需求。

5 數(shù)字射頻功放及全數(shù)字發(fā)信機(jī)基本原理

數(shù)字射頻功放是全數(shù)字發(fā)信機(jī)的核心和基礎(chǔ), 沒有射頻功放的數(shù)字化, 發(fā)信機(jī)的全數(shù)字化就不可能實(shí)現(xiàn)。

5.1 數(shù)字射頻功放基本原理

相對(duì)于數(shù)字音頻功放和模擬射頻功放, 數(shù)字射頻功放是指在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)對(duì)射頻信號(hào)的功率放大,從而得到預(yù)期射頻功率的放大器. 我們提出的一種數(shù)字射頻功放方案主要由數(shù)字射頻調(diào)制、射頻開關(guān)功放和射頻成形濾波等單元組成, 原理框圖如圖3 所示. 其工作流程為: 將輸入的數(shù)字射頻信號(hào)通過數(shù)字射頻調(diào)制轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào), 控制有源開關(guān)器件進(jìn)行功率放大, 經(jīng)成形濾波輸出得到所需功率的模擬射頻信號(hào)。

圖3 一種數(shù)字射頻功放的原理框圖

數(shù)字射頻調(diào)制單元的主要原理是: 對(duì)輸入數(shù)字射頻信號(hào)進(jìn)行脈沖密度和幅度調(diào)制, 輸出多電平非周期脈沖調(diào)制信號(hào). 其中, 通過多電平幅度量化和噪聲整形, 將調(diào)制信號(hào)帶內(nèi)均勻分布的量化噪聲轉(zhuǎn)移到工作頻帶以外, 再經(jīng)邏輯綜合輸出適合驅(qū)動(dòng)功率晶體管高速開關(guān)工作的脈沖信號(hào). 目的是降低射頻量化噪聲和保證在開關(guān)功率放大條件下應(yīng)有的線性性能。

射頻開關(guān)功放單元的主要原理是: 對(duì)多路多電平非周期脈沖信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換和高速驅(qū)動(dòng), 控制有源高速開關(guān)功放進(jìn)行高效開關(guān)功率放大. 其中, 有源高速開關(guān)功放可設(shè)計(jì)成陣列, 以滿足多電平脈沖信號(hào)開關(guān)功率放大的要求. 目的是大幅提高功放效率。

射頻成形濾波單元的主要原理是: 將開關(guān)功率放大后的脈沖信號(hào)經(jīng)帶通濾波器還原成適合天線發(fā)送的大功率模擬射頻信號(hào), 實(shí)現(xiàn)數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換. 其中, 可調(diào)帶通濾波器中心頻率根據(jù)頻率控制信息可調(diào)整, 以滿足工作頻段內(nèi)任意頻率信號(hào)的成形濾波要求. 目的是減少帶外頻譜污染。

可借鑒數(shù)字音頻功放的原理, 進(jìn)一步理解數(shù)字射頻功放的基本原理. 首先, 數(shù)字射頻功放相當(dāng)于一個(gè)射頻調(diào)制解調(diào)器, 即: 先對(duì)數(shù)字射頻信號(hào)進(jìn)行脈沖密度和幅度調(diào)制, 經(jīng)多電平開關(guān)功率放大后, 再由成形濾波解調(diào)成模擬射頻信號(hào), 從而在保證高效率的同時(shí), 彌補(bǔ)開關(guān)功放工作在飽和、截止區(qū)帶來的非線性失真. 其次, 數(shù)字射頻功放又可以理解為一個(gè)射頻功率D/A 轉(zhuǎn)換器, 即: 輸入為數(shù)字射頻信號(hào), 輸出為大功率模擬射頻信號(hào), 其物理模型如圖4 所示. 相比于該物理模型, 模擬射頻功放是一個(gè)輸入、輸出均為模擬射頻信號(hào)的功率放大器. 射頻功放物理模型的這種變化直接關(guān)系到全數(shù)字發(fā)信機(jī)與模擬發(fā)信機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重大差別, 也是數(shù)字射頻功放不宜在模擬發(fā)信機(jī)中直接替換應(yīng)用的重要原因。

圖4 數(shù)字射頻功放物理模型

根據(jù)以上基本原理, 一種基于4 電平開關(guān)功率放大的數(shù)字射頻功放各單元時(shí)域、頻域波形示意圖，如圖5 所示。

圖5 一種數(shù)字射頻功放及各單元的輸出時(shí)域、頻域波形示意圖

5.2 全數(shù)字發(fā)信機(jī)基本原理

一種適應(yīng)于較低通信頻段的基于數(shù)字射頻功放的全數(shù)字發(fā)信機(jī)體系結(jié)構(gòu)如圖6 所示. 對(duì)于較高工作頻段, 其具體方案尤其是數(shù)字射頻功放技術(shù)方案應(yīng)作相應(yīng)變化。

圖6 一種全數(shù)字發(fā)信機(jī)體系結(jié)構(gòu)

根據(jù)圖6 的體系結(jié)構(gòu), 數(shù)字基帶調(diào)制信號(hào)直接上射頻, 不僅可省略傳統(tǒng)模擬發(fā)信機(jī)的中頻調(diào)制以及射頻調(diào)制(模擬混頻) 等單元, 大幅簡(jiǎn)化發(fā)信機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成, 還便于實(shí)現(xiàn)高速跳頻控制, 從而簡(jiǎn)化輸出濾波器設(shè)計(jì). 數(shù)字基帶調(diào)制信號(hào)經(jīng)數(shù)字射頻處理和功率D/A 放大后直接輸出到天線口, 從而更好地滿足軟件無(wú)線電架構(gòu)的要求. 可見, 全數(shù)字發(fā)信機(jī)顛覆了傳統(tǒng)模擬發(fā)信機(jī)的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)公開資料報(bào)道和工程實(shí)踐體會(huì), 全數(shù)字發(fā)信機(jī)與模擬發(fā)信機(jī)主要功能與性能對(duì)比如表1 所示. 由此表可見, 與傳統(tǒng)模擬發(fā)信機(jī)相比, 全數(shù)字發(fā)信機(jī)在保證更優(yōu)的線性和效率等性能條件下, 傳輸帶寬更寬, 且可在最高工作頻率(fMAX) 以內(nèi)重構(gòu)工作頻段和實(shí)現(xiàn)綜合射頻集成, 但目前的全數(shù)字發(fā)信機(jī)技術(shù)還有待成熟, 尤其是工作頻段、輸出功率和雜散抑制等性能與器件水平和功率合成電路等有關(guān), 還需經(jīng)歷一個(gè)逐步發(fā)展的過程。

表1 全數(shù)字發(fā)信機(jī)與模擬發(fā)信機(jī)主要功能、性能對(duì)比

綜上所述, 基于數(shù)字射頻功放的全數(shù)字發(fā)信機(jī)不僅有利于系統(tǒng)基礎(chǔ)性能的躍升, 更是無(wú)線電通信技術(shù)體制的突破。

6 數(shù)字射頻功放主要關(guān)鍵技術(shù)

盡管數(shù)字音頻功放已經(jīng)實(shí)用, 但是數(shù)字音頻功放的技術(shù)和工藝遠(yuǎn)不能支撐數(shù)字射頻功放的研制需求. 基于國(guó)內(nèi)現(xiàn)有器件工藝條件, 需要運(yùn)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工藝相互彌補(bǔ)的科學(xué)方法, 以突破數(shù)字射頻調(diào)制、射頻高速驅(qū)動(dòng)、射頻開關(guān)功率放大和射頻成形濾波等關(guān)鍵技術(shù)。

6.1 低工作頻率的數(shù)字射頻調(diào)制技術(shù)

數(shù)字射頻調(diào)制是數(shù)字射頻功放實(shí)現(xiàn)高效、線性放大的前提, 它既要通過一定算法對(duì)輸入的數(shù)字射頻源信號(hào)進(jìn)行脈沖編碼, 形成適合開關(guān)功率放大的脈沖信號(hào), 又要便于功率放大后的脈沖信號(hào)能通過成形濾波器恢復(fù)線性性能好的大功率模擬信號(hào), 其調(diào)制性能主要由調(diào)制器的工作頻率決定. 為保證所需的線性性能, 通常要求其工作頻率遠(yuǎn)高于源信號(hào)載波頻率, 這對(duì)數(shù)字處理器的處理性能提出了很高要求, 現(xiàn)有數(shù)字處理器和工藝水平難以實(shí)現(xiàn). 主要難點(diǎn)是在降低工作頻率的同時(shí), 還要提高數(shù)字射頻調(diào)制信號(hào)編碼效率和改善量化噪聲抑制能力。

6.2 射頻開關(guān)功率放大技術(shù)

為了降低調(diào)制器的射頻采樣頻率, 提高編碼效率, 數(shù)字射頻調(diào)制算法往往需要采用多比特調(diào)制, 以增加量化電平數(shù)量, 減少量化誤差, 這就要求開關(guān)功放電路具有多電平輸出能力, 而不僅僅是2 電平輸出, 但現(xiàn)有開關(guān)功放電路結(jié)構(gòu)一般都不具備這種能力. 同時(shí), 還要考慮在射頻條件下功放電路和功率晶體管寄生參數(shù)的影響. 因此, 必須研究射頻應(yīng)用的高速驅(qū)動(dòng)、多電平開關(guān)功放電路、控制策略、功率分配與合成等問題. 主要難點(diǎn)是設(shè)計(jì)適合于高速開關(guān)應(yīng)用的射頻功率器件及其實(shí)現(xiàn)工藝, 進(jìn)一步降低功率器件的靜態(tài)和瞬態(tài)功率消耗, 以實(shí)現(xiàn)對(duì)多比特?cái)?shù)字射頻調(diào)制信號(hào)的高效放大。

6.3 射頻成形濾波技術(shù)

射頻成形濾波的性能直接影響數(shù)字射頻功放輸出信號(hào)質(zhì)量和工作效率, 其作用內(nèi)涵主要有三個(gè)方面: 一是濾除開關(guān)功放輸出功率信號(hào)中的帶外噪聲和雜散分量,二是實(shí)現(xiàn)開關(guān)功率放大電路與輸出負(fù)載間的寬帶匹配, 三是提供中心頻率可變的帶通濾波, 實(shí)現(xiàn)D/A 轉(zhuǎn)換. 主要難點(diǎn)是突破單一固定頻率濾波器設(shè)計(jì)思路, 在中心頻率切換時(shí)濾波的主要性能基本保持不變, 且濾波器阻抗特性滿足開關(guān)功放輸出所要求的阻抗特性, 以實(shí)現(xiàn)開關(guān)模式下低功耗、中心頻率可調(diào)的寬帶阻抗匹配和噪聲及諧波抑制。

7 我國(guó)自主可控發(fā)展數(shù)字射頻的技術(shù)路線建議

基于無(wú)線電平臺(tái)射頻數(shù)字化的戰(zhàn)略意義和技術(shù)難度, 需要結(jié)合我國(guó)的國(guó)情和基礎(chǔ), 制定科學(xué)的技術(shù)路線, 明確發(fā)展思路、方向、途徑和重點(diǎn)。

7.1 制定數(shù)字射頻技術(shù)發(fā)展路線圖

數(shù)字射頻的技術(shù)遞進(jìn)路線建議為: 數(shù)字射頻功放、全數(shù)字發(fā)信機(jī)、全數(shù)字收發(fā)信機(jī)、綜合數(shù)字射頻等, 由模擬射頻功放到數(shù)字射頻功放, 由較低頻段到較高頻段, 由較小功率到較大功率, 由模擬發(fā)信機(jī)到全數(shù)字發(fā)信機(jī), 再到全數(shù)字收發(fā)信機(jī)以及多種功能和多種系統(tǒng)數(shù)字射頻的綜合等. 目前, 已突破了最核心的瓶頸關(guān)鍵技術(shù), 具備了后續(xù)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。

7.2 堅(jiān)持系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工藝相互彌補(bǔ)

該項(xiàng)核心技術(shù)的攻關(guān), 涉及到諸多電路、算法、指標(biāo)分配等系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成芯片、微系統(tǒng)封裝等工藝, 單靠一個(gè)部門是很難完成的. 基于我國(guó)現(xiàn)有集成電路設(shè)計(jì)和制造條件, 需要系統(tǒng)設(shè)計(jì)與工藝相結(jié)合并相互彌補(bǔ), 當(dāng)工藝難以解決或成本較高時(shí), 即在電路、算法設(shè)計(jì)上提高要求, 不追求全部指標(biāo)的先進(jìn)性, 分析、研究和驗(yàn)證多種可能的工藝, 最終得出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。

7.3 立足國(guó)內(nèi)主渠道實(shí)現(xiàn)自主可控

目前, 我國(guó)雖然在該領(lǐng)域的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)方面, 與發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跆幱谙嗤鹋芫€上, 但發(fā)達(dá)國(guó)家的基礎(chǔ)和工藝具有明顯優(yōu)勢(shì), 并對(duì)我國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖. 基于此, 如果不能抓住數(shù)字射頻技術(shù)自主可控的發(fā)展機(jī)遇, 我們又將出現(xiàn)一個(gè)受制于人的重大脆弱點(diǎn). 實(shí)踐表明, 基于國(guó)內(nèi)器件和工藝發(fā)展水平, 只要需求明確, 指標(biāo)合理, 方法得當(dāng), 是可以實(shí)現(xiàn)一定頻段內(nèi)該項(xiàng)核心技術(shù)自主可控的。

7.4 大力推進(jìn)已有成果實(shí)用化進(jìn)程

我們雖然突破了主要核心關(guān)鍵技術(shù), 取得了一些可喜的進(jìn)步, 標(biāo)志著我國(guó)在該前沿領(lǐng)域占了一席之地, 但離實(shí)用化要求還有不少工程問題需要解決和完善, 如: 技術(shù)和工藝最高性價(jià)比的匹配、環(huán)境適應(yīng)性、與系統(tǒng)的聯(lián)合設(shè)計(jì)等. 需要通過有效途徑進(jìn)行推廣應(yīng)用, 進(jìn)一步暴露問題, 積累經(jīng)驗(yàn), 大力推進(jìn)其實(shí)用化進(jìn)程, 尤其要關(guān)注系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容問題。

7.5 以全數(shù)字發(fā)信機(jī)形式推廣應(yīng)用

根據(jù)圖4 所示的數(shù)字射頻功放物理模型, 由于輸入為數(shù)字信號(hào), 輸出為模擬信號(hào), 如果僅在模擬發(fā)信機(jī)的基礎(chǔ)上更換功放單元, 不僅要增加多余的模數(shù)轉(zhuǎn)換, 而且還要保留原模擬發(fā)信機(jī)的其他單元,難以做到系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì), 多余的單元仍然占據(jù)體積和功耗, 使得其系統(tǒng)性效益不高. 為使其應(yīng)用效益最大化, 必須要以全數(shù)字發(fā)信機(jī)形式應(yīng)用, 乃至全數(shù)字收發(fā)信機(jī)聯(lián)合應(yīng)用。

7.6 加強(qiáng)核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)

數(shù)字射頻是一項(xiàng)涉及到戰(zhàn)略前沿的核心技術(shù), 成為不同國(guó)家在無(wú)線電領(lǐng)域的一個(gè)新的競(jìng)賽點(diǎn). 在我國(guó)器件制造水平尚有差距條件下, 實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)核心技術(shù)自主管控是需要付出極大代價(jià)的, 因此需要嚴(yán)格保護(hù)其知識(shí)產(chǎn)權(quán), 以鼓勵(lì)科研單位進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)及其投入的積極性. 同時(shí), 為使該項(xiàng)核心技術(shù)有序推廣應(yīng)用, 要加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè), 以擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和受益面。

8 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過幾年的攻關(guān), 我們?cè)谙鄳?yīng)頻段實(shí)現(xiàn)了從模擬射頻功放到數(shù)字射頻功放、從模擬發(fā)信機(jī)到全數(shù)字發(fā)信機(jī)的兩項(xiàng)核心技術(shù)的轉(zhuǎn)變, 為實(shí)現(xiàn)和推進(jìn)無(wú)線電平臺(tái)的射頻全數(shù)字化奠定了基礎(chǔ). 工程實(shí)踐表明, 只有理論進(jìn)步與實(shí)際需求相結(jié)合, 才能推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新; 只有原始創(chuàng)新與國(guó)內(nèi)主渠道相結(jié)合, 才能實(shí)現(xiàn)自主可控. 數(shù)字射頻將給軍、民用無(wú)線電平臺(tái)帶來高效率、高線性、寬頻帶、可重構(gòu)和綜合數(shù)字射頻集成等革命性進(jìn)步. 然而, 這還是一個(gè)處于發(fā)展中的新技術(shù), 不少理論問題、工藝問題和實(shí)用化問題還需進(jìn)一步深入研究, 文中所述僅是初步的實(shí)踐體會(huì)和建議, 錯(cuò)誤之處在所難免, 歡迎各位同仁批評(píng)指正和共同研究。