資料介紹
Wyatt Taylor ADI公司航空航天和防務系統工程師負責人
自越南戰爭以來,軍用通信(MILCOM)一直是士兵裝備部署的支柱。雖然數十年來,這些裝備的功能和安全性均已通過實踐驗證,但新一代MILCOM平臺將需要利用更多現代通信技術,這些技術開發用于支持手機和Wi-Fi等商用平臺。MILCOM系統通常是具有按鍵通話(PTT)按鈕的手持式裝備(對講機),用戶可在需要傳遞語音消息時按下按鍵。當PTT按鍵未按下時,可從另一個對講機接收傳入的語音消息。兩個無線電之間傳遞的語音消息在兩名士兵之間以無線方式調制、加密、放大和傳輸。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僅列出少數一部分。
集成模擬、數字和軟件

新一代MILCOM平臺所面臨的挑戰,就是維持這些關鍵差異,同時要縮小軍用通信系統與商用通信系統間的一些差距。這些MILCOM平臺需要對僅支持語音的系統進行更改,添加數據和文本功能。從而能夠將諸如地圖、圖像和視頻之類的數據傳遞給戰場上的士兵。更寬的帶寬會帶來無線電平臺難題,主要與尺寸、重量和功耗(SWaP)相關。MILCOM平臺使用的傳統射頻(RF)信號鏈需要消耗更多功率才能擴展到更寬的帶寬以及數字調制方案,并且還會增加尺寸和重量。對士兵來說,增加通訊裝置的尺寸、重量和功耗是不可接受的,他們需要更小巧、功能更強的無線電裝置,可在最小電池電量下為長時間任務持續供電。因此,新一代MILCOM平臺需要使用新的RF信號鏈架構。小尺寸無線電設計的一次革命是集成式RF收發器。集成式收發器通過多種方式實現無線電分區,減小了尺寸和功耗。首先,RF和模擬器件可以 轉換到數字域,例如RF濾波器可轉變為數字濾波器。這些功能模塊的數字實現比相應的RF模塊更高效,并且可編程性更強。其次,分立式RF信號鏈通常為外差架構,需要多層頻率轉換、濾波、放大和數字采樣。集成式收發器可采用零中頻(ZIF)架構,大大減少了信號鏈中所需的元件,特別是所需的濾波和放大級。去除這些級可減小尺寸和功耗。最后,ZIF架構可更有效地利用數字轉換器,從而降低寬帶系統中的整體功耗。雖然在過去十年里,商用平臺能夠充分利用ZIF收發器,但是具有MILCOM適用特性的首批產品近幾年才上市。可用于MILCOM系統的最新收發器是ADRV9009(如圖1所示)。
ADRV9009是一款CMOS收發器,具有多個MILCOM適用特性。首先,該器件是原生時間雙工器件(TDD),這是PTT架構的典型工作方式,與內帶兩個本地振蕩器(LO)的器件相比,可節省功耗。其次,從頻率生成和校準兩方面來看,集成LO支持收發器中的本地跳頻。第三,ADRV9009的可用帶寬可在20 MHz和200 MHz之間編程設置,支持一系列寬帶寬工作模式。第四,ADRV9009是一個與波形無關的收發器,這意味著它可以提供任何波形的RF至比特流。因此ADRV9009既支持當今可用的各種波形,也支持將來有可能開發的波形。最后,ADRV9009還將多個輔助功能集成到收發器中。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30 dB范圍的內部AGC環路。該器件還集成了溫度傳感器、控制轉換器和通用輸出(GPO),節省了無線電系統的空間。
現代化防務通信系統是一項挑戰,需要進行一系列跨學科工程技術創新。然而,對于無線電電路的主干來說,集成式收發器在提供單芯片解決方案方面取得了很大進展,這類方案將集成大部分的接收器和發送器信號鏈,同時保持跳頻、AGC和升級支持未來波形的能力。以這類收發器作為無線電的核心構建模塊,將有助于實現新一代MILCOM無線電系統。

作者簡介
Wyatt Taylor是ADI公司(美國北卡羅來納州格林斯博羅)的高級射頻系統工程師。他主要從事航空航天和防務無線電應用研發工作,具體側重點是集成式射頻收發器、小型微波設計、軟件定義無線電(SDR)等。在此之前,Wyatt曾在馬里蘭州的Thales Communications公司和Digital ReceiverTechnology公司擔任射頻設計工程師。Wyatt于2005年和2006年分別獲得弗吉尼亞州布萊克斯堡弗吉尼亞理工學院電子工程學士(BSEE)學位和電子工程碩士(MSEE)學位。聯系方式:wyatt.taylor@analog.com。
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