Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, hoạt động đa băng tần và đa chế độ

　　Các bộ thu phát lấy mẫu tần số vô tuyến trực tiếp (RF) mới nhất — bao gồm các thiết bị AFE7444 và AFE7422 của Texas Instruments, hỗ trợ bốn và hai kênh ăng-ten tương ứng — cung cấp một loạt các tính năng mạnh mẽ cho phép các tính năng hệ thống nâng cao như hoạt động đa băng tần và đa chế độ, cũng như chuyển đổi tần số và nhảy tần nhanh.

　　Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, đa băng tần và đa chế độ. Từ góc độ hệ thống, các chức năng này ngày càng trở nên phổ biến, chẳng hạn như mảng đa chức năng. Các mảng con khác nhau của ăng-ten mảng pha lớn có thể được cấu hình để thực hiện các chức năng khác nhau tùy theo các điều kiện cụ thể hoặc yêu cầu nhiệm vụ; Điều này bao gồm khả năng radar, thông tin liên lạc hoặc tác chiến điện tử (EW), như thể hiện trong Hình 1.

　　Bộ thu phát bộ lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, hoạt động đa băng tần và đa chế độ. Hệ thống mảng pha đa chức năng Hơn nữa, các hệ thống này thường yêu cầu nhảy tần số nhanh để điều chỉnh dần theo tần số hoạt động thông qua trình tự lặp đi lặp lại hoặc tùy ý, như trong Hình 2. Thực hiện cách tiếp cận này có thể tránh sự can thiệp của con người, ngăn chặn việc phát hiện tín hiệu hoặc tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các kỹ thuật chống giả mạo điện tử (giả mạo điện tử: giả mạo chữ ký điện tử của tín hiệu phản xạ radar).

　　Hình 2

　　Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, hoạt động đa băng tần và đa chế độ với tần số nhanh nhẹn trên nhiều vùng Nyquist. Để hiểu thêm về các tính năng này, trước tiên chúng ta hãy kiểm tra các mô-đun chức năng của bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp, như thể hiện trong Hình 3.

　　Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, hoạt động đa băng tần và đa chế độ AFE7444 / AFE7422 Các mô-đun chức năng của bộ thu phát lấy mẫu RF. Khi máy thu và máy phát được sử dụng cùng nhau, các mô-đun này cung cấp các tính năng nâng cao theo những cách sau:

　　Nó hoạt động trên dải tần số RF cực kỳ rộng từ vài MHz đến 6 GHz, xử lý băng thông không tức thời cực kỳ rộng, lên đến 1,5 GHz.

　　Các mô-đun xử lý tín hiệu kỹ thuật số hỗ trợ tổng hợp và phân tách nhiều băng tần phụ hoặc dạng sóng, mỗi băng tần con hoặc dạng sóng có thể được xử lý dưới dạng một luồng dữ liệu kỹ thuật số độc lập ở phía nhận hoặc truyền.

　　Xử lý tín hiệu đa băng tần hoặc đa chế độ

　　Bây giờ, hãy xem xét các trường hợp sử dụng để xử lý tín hiệu đa băng tần hoặc đa chế độ bằng cách tận dụng khả năng lấy mẫu, tổng hợp và xử lý kỹ thuật số băng thông rộng. Như trong Hình 4.

　　Hình 4

　　Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, đa băng tần và đa chế độ. Sử dụng cấu hình truyền và nhận đa băng tần AFE7422 và AFE7444, thiết lập này tạo ra tín hiệu đa băng tần bao gồm ba băng tần phụ khác nhau, với tổng băng thông là 2.75 GHz. Máy thu lấy mẫu trên toàn bộ dải tần trên nhiều vùng Nyquist, sau đó cung cấp dữ liệu mẫu vào mô-đun chuyển đổi xuống kỹ thuật số (với nhiều giai đoạn song song). Phương pháp này liên quan đến việc sử dụng các bộ dao động điều khiển kỹ thuật số độc lập (NCO) và bộ trộn kỹ thuật số, chọn nhiều băng tần phụ và chuyển đổi chúng thành tín hiệu băng tần cơ sở. Áp dụng lấy mẫu, sau đó giảm tốc độ lấy mẫu đầu ra và triệt tiêu mất ngoài băng tần dựa trên băng thông của các tín hiệu riêng lẻ.

　　Ngược lại, ở phía truyền, mỗi luồng đầu vào kỹ thuật số được đưa vào nhiều giai đoạn chuyển đổi kỹ thuật số song song và chuyển đổi lên chuyển đổi tín hiệu băng tần cơ sở sang tần số mục tiêu tương ứng của nó. Sau đó, dữ liệu được lấy mẫu siêu theo tốc độ lấy mẫu đầu ra của bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự RF (DAC), sau đó được tổng hợp thành tín hiệu băng rộng hợp nhất (từ 700 MHz đến 3,45 GHz) thông qua RF DAC trong giai đoạn cuối cùng.

　　Chuyển đổi tần số và nhảy tần số

　　Bạn có thể mở rộng trường hợp trước đó bằng cách chỉ chọn một băng tần duy nhất, sử dụng vòng lặp kỹ thuật số bên trong, sau đó áp dụng dịch chuyển tần số cho băng tần con đã chọn trước khi truyền lại tín hiệu. Như trong Hình 5.

　　Hình 5

　　Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ nhảy tần nhanh, hoạt động đa băng tần và đa chế độ, sử dụng AFE7444 / AFE7422 để đạt được chuyển đổi tần số hoặc nhảy tần. Thiết lập này thu được các tín hiệu đa băng tần đã đề cập trước đó. Mô-đun chuyển đổi xuống kỹ thuật số chọn một băng phụ độc lập, chuyển đổi nó thành tín hiệu băng tần cơ sở và truyền qua bộ lọc kỹ thuật số. Bộ lọc kỹ thuật số loại bỏ mất ngoài băng tần, chẳng hạn như sóng hài hoặc sản phẩm bộ trộn. Đường dẫn vòng lặp kỹ thuật số trong chip hỗ trợ nạp trực tiếp dữ liệu đầu ra kỹ thuật số từ bộ thu kỹ thuật số vào đường dẫn máy phát mà không cần rời khỏi chip hoặc kết nối bất kỳ thiết bị xử lý bổ sung nào.

　　Chỉ cần chuyển đổi tín hiệu đã lọc trở lại tần số nhận ban đầu, bộ lặp kỹ thuật số trên chip được xây dựng. Để triển khai máy phát nhảy tần, NCO của máy phát phải được lập trình để xuất ra tần số mới cần thiết, sau đó tín hiệu dịch chuyển tần số được truyền lại. Như trong Hình 5, dấu vết màu vàng trong máy phân tích phổ được hiển thị và so sánh với phổ đa băng tần nhận được ban đầu (dấu vết màu xanh lá cây).

　　Hình 6

　　Bộ thu phát lấy mẫu RF tích hợp hỗ trợ chuyển đổi tần số hoạt động đa băng tần và đa chế độ nhanh chóng trên bộ dao động cho đến nay. Tôi đã minh họa các khái niệm cơ bản và các phương pháp tương tự có thể được sử dụng để hỗ trợ các trường hợp sử dụng khác, bao gồm:

　　Chuyển đổi tần số đa băng tần. Bởi vì nhiều mô-đun biến tần xuống và bộ chuyển đổi lên kỹ thuật số song song được sử dụng, bạn có thể nhận và giải nén tín hiệu đa băng tần thành nhiều tín hiệu băng tần phụ độc lập, sau đó áp dụng dịch chuyển tần số độc lập cho từng tín hiệu băng tần phụ, cấp ngược lại đường dẫn máy phát thông qua vòng lặp kỹ thuật số bên trong trên chip và truyền lại tín hiệu băng tần phụ sau khi đạt đến tần số mới.

　　Nhảy tần nhanh. Bởi vì chúng ta có thể lập trình lại các NCO để có được tần số cập nhật trong vòng mili giây hoặc xoay nhiều NCO có sẵn trên mỗi đường dẫn tín hiệu ở chế độ bóng bàn, chúng ta có thể nhận và gửi tín hiệu tần số nhanh nhẹn theo trình tự lặp lại hoặc tùy ý. Sự chuyển đổi giữa hai tần số này được thể hiện trong Hình 6.

　　Ramp tạo / chế độ tổng hợp kỹ thuật số trực tiếp. Máy phát âm thanh sóng sin tích hợp cho mỗi máy phát hỗ trợ tạo ra các đường dốc tần số và FMCW (FMCW) thường được sử dụng trong các hệ thống radar.

　　Quét băng rộng đồng thời và quan sát băng hẹp. Vì giai đoạn lấy mẫu giao diện người dùng của mỗi bộ thu có thể kết nối nhiều giai đoạn xử lý kỹ thuật số, bạn có thể chọn định cấu hình đường dẫn nhận cho chế độ băng thông rộng. Nó xuất ra dữ liệu lấy mẫu trải dài toàn dải tần của Nyquist và quan sát băng thông không tức thời lên đến 1,5 GHz, do đó quét sự hiện diện của bất kỳ tín hiệu nào. Đồng thời, bạn có thể định cấu hình đường dẫn thứ hai trong chế độ lấy mẫu băng hẹp để khuếch đại và phân tích chính xác tất cả các tín hiệu được phát hiện ở chế độ băng rộng.