Der integrierte RF-Abtasttransceiver unterstützt schnelles Frequenzspringen, Mehrband- und Multimodebetrieb

　　Die neuesten direkten Hochfrequenz-(RF)-Abtast-Transceiver – darunter die AFE7444- und AFE7422-Geräte von Texas Instruments, die jeweils vier bzw. zwei Antennenkanäle unterstützen – bieten eine Reihe leistungsstarker Funktionen, die fortschrittliche Systemfunktionen wie Multiband- und Multimodebetrieb sowie Frequenzumwandlung und schnelles Frequenzspringen ermöglichen.

　　Integrierte RF-Abtasttransceiver unterstützen schnelles Frequenzspringen, Mehrband- und Multimodusbetrieb. Aus Systemsicht werden diese Funktionen immer beliebter, wie zum Beispiel multifunktionale Arrays. Verschiedene Subarrays großer Phased-Array-Antennen können so konfiguriert werden, dass sie je nach spezifischen Bedingungen oder Aufgabenanforderungen verschiedene Funktionen ausführen; Dies umfasst Radar-, Kommunikations- oder elektronische Kriegsführung (EW)-Fähigkeiten, wie in Abbildung 1 dargestellt.

　　Integrierte HF-Sampler-Transceiver unterstützen schnelles Frequenzsprung, Mehrband- und Multimodebetrieb. Multifunktionale Phased-Array-Systeme Außerdem erfordern diese Systeme oft ein schnelles Frequenzhopping, um sich schrittweise an die Betriebsfrequenzen durch wiederholte oder beliebige Sequenzen anzupassen, wie in Abbildung 2 dargestellt. Die Anwendung dieses Ansatzes kann menschliche Eingriffe vermeiden, Signalerkennung verhindern oder die Implementierung anti-elektronischer Spoofing-Techniken erleichtern (elektronische Spoofing: Manipulation der elektronischen Signatur radarreflektierter Signale).

　　Abbildung 2

　　Integrierte RF-Abtasttransceiver unterstützen schnelles Frequenzhopping, Mehrband- und Multimodusbetrieb mit Frequenzagilität über mehrere Nyquist-Regionen. Um diese Funktionen besser zu verstehen, betrachten wir zunächst die Funktionsmodule integrierter RF-Abtasttransceiver, wie in Abbildung 3 gezeigt.

　　Integrierte RF-Abtasttransceiver unterstützen schnelles Frequenzhopping, Mehrband- und Multimodusbetrieb AFE7444/AFE7422 Funktionalmodule von RF-Abtasttransceivern. Wenn Empfänger und Sender zusammen verwendet werden, bieten diese Module erweiterte Funktionen auf folgende Weise:

　　Es arbeitet über einen extrem breiten HF-Frequenzbereich von mehreren MHz bis zu 6 GHz und verarbeitet eine extrem breite, nicht-sofortige Bandbreite bis zu 1,5 GHz.

　　Digitale Signalverarbeitungsmodule unterstützen die Aggregation und Deaggregation mehrerer Unterbänder oder Wellenformen; jedes Subband oder jede Wellenform kann als unabhängiger digitaler Datenstrom entweder auf der empfangenden oder sendenden Seite verarbeitet werden.

　　Multiband- oder Multimode-Signalverarbeitung

　　Betrachten wir nun Anwendungsfälle zur Behandlung von Multiband- oder Multimode-Signalen durch Nutzung von Breitband-Sampling, Synthese und digitalen Verarbeitungsfähigkeiten. Wie in Abbildung 4 gezeigt.

　　Abbildung 4

　　Der integrierte RF-Abtasttransceiver unterstützt schnelles Frequenzhopping, Mehrband- und Multimode-Operationen. Mit AFE7422 und AFE7444 Multiband-Übertragungs- und Empfangskonfigurationen erzeugt dieses Setup ein Multibandsignal mit drei verschiedenen Unterbändern und einer Gesamtbandbreite von 2,75 GHz. Der Empfänger sampelt das gesamte Frequenzband über mehrere Nyquist-Zonen und leitet die Abtastdaten dann an ein digitales Abwandlungsmodul (mit mehreren parallelen Stufen). Die Methode beinhaltet die Verwendung unabhängiger digitaler Steueroszillatoren (NCOs) und digitaler Mischer, bei der mehrere Unterbänder ausgewählt und in Basisbandsignale umgewandelt werden. Wenden Sie Abtastung an, reduzieren Sie dann die Ausgangsabtastrate und unterdrücken Sie Out-of-Band-Verluste basierend auf der Bandbreite einzelner Signale.

　　Umgekehrt wird auf der Sendeseite jeder digitale Eingangsstrom in mehrere parallele digitale Aufwärtsstufen eingespeist, und die Hochkonvertierung wandelt das Basisbandsignal auf die entsprechende Zielfrequenz um. Anschließend werden die Daten auf die Ausgangsabtastrate des RF-Digital-Analog-Wandlers (DAC) supersampliert, der dann in der Endstufe über den HF-DAC in ein zusammengeführtes Breitbandsignal (von 700 MHz bis 3,45 GHz) synthetisiert wird.

　　Frequenzumwandlung und Frequenzsprung

　　Man kann den vorherigen Fall erweitern, indem man nur ein einziges Band auswählt, interne digitale Loopbacks verwendet und dann Frequenzverschiebungen auf das ausgewählte Subband anwendet, bevor das Signal erneut gesendet wird. Wie in Abbildung 5 gezeigt.

　　Abbildung 5

　　Der integrierte RF-Abtasttransceiver unterstützt schnelles Frequenzspringen, Mehrband- und Multimodusbetrieb und verwendet AFE7444/AFE7422 zur Frequenzumwandlung oder Frequenzsprung. Dieses Setup erfasst die zuvor erwähnten Mehrbandsignale. Das digitale Abwärts-Umwandlungsmodul wählt ein unabhängiges Subband, wandelt es in ein Basisbandsignal um und überträgt es über einen digitalen Filter. Digitale Filter entfernen Verluste außerhalb des Bandes, wie Obertöne oder Mischerprodukte. Der digitale Loop-Back-Pfad im Chip unterstützt die direkte Einspeisung digitaler Ausgangsdaten vom digitalen Empfänger in den Senderpfad, ohne den Chip zu verlassen oder zusätzliche Verarbeitungsgeräte anzuschließen.

　　Durch einfache Umwandlung des gefilterten Signals nach oben zurück zur ursprünglichen empfangenen Frequenz wird der On-Chip-Digitalrepeater aufgebaut. Um einen Frequenzsprung-Sender einzusetzen, muss der Unteroffizier des Senders so programmiert werden, dass er die erforderliche neue Frequenz ausgibt, und dann wird das Frequenzverschiebungssignal erneut gesendet. Wie in Abbildung 5 dargestellt, wird die gelbe Spur im Spektrumanalysator dargestellt und mit dem ursprünglich empfangenen Multibandspektrum (grüne Spur) verglichen.

　　Abbildung 6

　　Integrierte RF-Sampler-Transceiver unterstützen bisher schnelles Frequenzhopping, Multiband- und Multimode-Betriebsfrequenzübergänge auf Oszillatoren. Ich habe die Grundkonzepte veranschaulicht, und ähnliche Methoden können auch für andere Anwendungsfälle verwendet werden, darunter:

　　Multiband-Frequenzumwandlung. Da mehrere parallele digitale Down-Inverter- und Up-Converter-Module verwendet werden, kann man Multiband-Signale empfangen und in mehrere unabhängige Subbandsignale deaggregieren, dann unabhängige Frequenzverschiebungen auf jedes Subbandsignal anwenden, über die interne digitale Schleife auf dem Sender zurückspeis und das Subbandsignal nach Erreichen einer neuen Frequenz erneut senden.

　　Schnelles Frequenzspringen. Da wir Unteroffiziere so umprogrammieren können, dass sie innerhalb von Millisekunden aktualisierte Frequenzen erhalten, oder mehrere verfügbare Unteroffiziere auf jedem Signalpfad im Ping-Pong-Modus drehen können, können wir Frequenzagilitätssignale in wiederholbaren oder beliebigen Sequenzen empfangen und senden. Die Umwandlung zwischen diesen beiden Frequenzen ist in Abbildung 6 dargestellt.

　　Rampen-Generierung/direkter digitaler Synthesemodus. Der eingebaute Sinuswellen-Audiogenerator für jeden Sender unterstützt die Erzeugung von Frequenzrampen und FMCW (FMCW), die häufig in Radarsystemen verwendet werden.

　　Gleichzeitiges Breitbandscannen und Schmalbandbeobachtungen. Da die Frontend-Abtaststufe jedes Empfängers mehrere digitale Verarbeitungsstufen verbinden kann, können Sie einen Empfangspfad für den Breitbandmodus konfigurieren. Es liefert Abtastdaten über das gesamte Frequenzband von Nyquist und beobachtet nicht-momentane Bandbreiten bis zu 1,5 GHz, wobei er nach Signalen sucht. Gleichzeitig kann man im Schmalband-Abtastmodus einen zweiten Pfad konfigurieren, um alle im Breitbandmodus detektierten Signale zu verstärken und präzise zu analysieren.