統合型RFサンプリングトランシーバーは高速周波数ホッピング、マルチバンド、マルチモード動作をサポートします

　　最新のダイレクトラジオ周波数(RF)サンプリングトランシーバーは、テキサス・インスツルメンツのAFE7444およびAFE7422デバイス(それぞれ4チャンネルと2チャンネルのアンテナをサポート)を含め、マルチバンドやマルチモード動作、周波数変換、高速周波数ホッピングなどの高度なシステム機能を可能にする強力な機能群を提供します。

　　統合型RFサンプリングトランシーバーは高速周波数ホッピング、多帯域、多モード動作をサポートします。システム面では、多機能アレイなどこれらの機能がますます人気を集めています。大型フェーズドアレイアンテナの異なるサブアレイは、特定の条件やタスク要件に応じて様々な機能を実行できるように構成できます。 これには、図1に示されるレーダー、通信、電子戦(EW)能力が含まれます。

　　統合型RFサンプラートランシーバーは高速周波数ホッピング、マルチバンドおよびマルチモード動作をサポートします。多機能フェーズドアレイシステム さらに、これらのシステムは繰り返しまたは任意のシーケンスを通じて動作周波数に徐々に適応するために急速な周波数ホッピングを必要とすることが多いです(図2参照)。 この方法を実行することで、人間の干渉を避けたり、信号検出を妨げたり、反電子スプーフィング技術(電子スプーフィング:レーダー反射信号の電子シグネチャを改ざんすること)の実装を促進したりすることができます。

　　図2

　　統合RFサンプリングトランシーバーは、複数のナイキスト領域にわたる周波数機敏性を持つ高速周波数ホッピング、多バンド、多モード動作をサポートします。これらの特徴をさらに理解するために、まず図3に示すように統合RFサンプリングトランシーバーの機能モジュールを検討しましょう。

　　統合型RFサンプリングトランシーバーは高速周波数ホッピング、マルチバンドおよびマルチモード動作をサポートしますAFE7444/AFE7422 RFサンプリングトランシーバーの機能モジュールです。受信機と送信機を併用すると、これらのモジュールは以下の点で強化された機能を提供します。

　　数MHzから6GHzまでの非常に広いRF周波数帯域で動作し、最大1.5GHzの非瞬時的な帯域幅を処理します。

　　デジタル信号処理モジュールは、複数のサブバンドや波形の集約およびデアグリゲーションをサポートしており、各サブバンドや波形は受信側または送信側のいずれかで独立したデジタルデータストリームとして処理可能です。

　　マルチバンドまたはマルチモード信号処理

　　次に、ブロードバンドサンプリング、合成、デジタル処理能力を活用してマルチバンドまたはマルチモード信号を処理するユースケースを考えてみましょう。 図4に示すように。

　　図4

　　統合型RFサンプリングトランシーバーは高速周波数ホッピング、マルチバンド、マルチモード動作をサポートします。AFE7422およびAFE7444マルチバンドの送受信構成を用い、この構成は3つの異なるサブバンドからなるマルチバンド信号を生成し、合計帯域幅は2.75 GHzです。 受信機は複数のナイキストゾーンにわたる全周波数帯をサンプリングし、その後、複数の並列段を持つデジタルダウンコンバージョンモジュールにサンプルデータを送ります。 この方法は、独立したデジタル制御オシレーター(NCO)とデジタルミキサーを使い、複数のサブバンドを選択してベースバンド信号に変換することを含みます。 サンプリングを適用し、その後出力サンプリングレートを下げ、個々の信号の帯域幅に基づいてアウトオブバンド損失を抑制します。

　　逆に、送信側では各デジタル入力ストリームが複数の並列デジタルアップコンバージョンステージに入力され、アップコンバージョンによってベースバンド信号が対応するターゲット周波数に変換されます。 その後、データはRFデジタル-アナログコンバータ(DAC)の出力サンプリングレートにスーパーサンプリングされ、最終段階ではRF DACを通じて700 MHzから3.45 GHzの範囲の融合された広帯域信号として合成されます。

　　周波数変換と周波数ホッピング

　　前述のケースを拡張する方法は、単一のバンドだけを選択し、内部のデジタルループバックを使い、選択したサブバンドに周波数シフトを適用してから信号を再送信する方法です。 図5に示されているように。

　　図5

　　統合型RFサンプリングトランシーバーは高速周波数ホッピング、マルチバンド、マルチモード操作をサポートし、AFE7444/AFE7422を使って周波数変換や周波数ホッピングを実現します。この構成は前述のマルチバンド信号をキャプチャします。 デジタルダウンコンバージョンモジュールは独立したサブテープを選択し、それをベースバンド信号に変換してデジタルフィルターを通じて送信します。 デジタルフィルターは、倍音やミキサー製品などの帯外損失を除去します。 チップ内のデジタルループバックパスは、チップを離れたり追加の処理装置を接続したりせずに、デジタル受信機から送信機経路に直接デジタル出力データを送ることを可能にします。

　　フィルタされた信号を単純に初期の受信周波数に戻すだけで、オンチップのデジタルリピーターが構築されます。 周波数ホッピング送信機を展開するには、送信機のNCOが必要な新しい周波数を出力するようにプログラムされ、その後周波数シフト信号を再送信する必要があります。 図5に示すように、スペクトラムアナライザの黄色いトレースが最初に受信されたマルチバンドスペクトル(緑のトレース)と比較されます。

　　図6

　　統合型RFサンプラートランシーバーは、これまでの発振器上で高速な周波数ホッピング、多バンド、多モード動作周波数遷移をサポートしています。基本的な概念を説明しましたが、同様の手法は他のユースケースにも使えます。例えば:

　　マルチバンド周波数変換。 複数の並列デジタルダウンインバータおよびアップコンバータモジュールが使われているため、マルチバンド信号を複数の独立したサブバンド信号に受信・再集約し、それぞれのサブバンド信号に独立した周波数シフトをかけ、チップ内蔵のデジタルループを通じて送信経路にフィードバックし、新しい周波数に達した後にサブバンド信号を再送信できます。

　　周波数の切り替えが速い。 下士官をリプログラムしてミリ秒単位で更新された周波数を得たり、各信号経路で利用可能な複数の下士官をピンポンモードで回転させたりできるため、周波数アジリティ信号を繰り返しまたは任意の順序で受信・送信できます。 これら2つの周波数の変換は図6に示されています。

　　ランプ生成/ダイレクトデジタルシンセシスモード。 各送信機に内蔵された正弦波オーディオジェネレーターは、レーダーシステムで一般的に使われる周波数ランプの生成とFMCW(FMCW)をサポートしています。

　　同時に広帯域走査と狭帯域観測。 各受信機のフロントエンドサンプリングステージは複数のデジタル処理段階を接続できるため、ブロードバンドモード用の受信経路を設定することができます。 ナイキスト全周波数帯にわたるサンプリングデータを出力し、最大1.5 GHzまでの非瞬時帯域幅を観測することで、信号の存在をスキャンします。 同時に、狭帯域サンプリングモードで2つ目の経路を設定し、広帯域モードで検出されたすべての信号を増幅・正確に解析することも可能です。