隨著移動(dòng)通信的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第五代，第六代技術(shù)也呼之欲出，它的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)正在緊鑼密鼓地制定中。相比于前五代技術(shù)，第六代移動(dòng)通信在信號(hào)覆蓋方面，將不僅僅依賴于地面基站，同時(shí)還會(huì)使用到衛(wèi)星，也就是我們所說的 “天地一體化”。未來通信技術(shù)的發(fā)展趨勢將推動(dòng) RF 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更寬帶寬、更高性能、更低功耗，同時(shí)提高頻率范圍且尺寸小型化的力量越來越強(qiáng)大。

當(dāng)前衛(wèi)星通信設(shè)備需求日益遞增，加上體積成本和功耗方面的原因，傳統(tǒng)的衛(wèi)星通信設(shè)備已然不能滿足要求，需要成本更低，體積更小，功耗更低的設(shè)備來替代。本文將從傳統(tǒng)方案和現(xiàn)代小型化方案兩個(gè)方面加以闡述，為大家介紹 ADI 最新集成化方案。

傳統(tǒng)超外差接收與發(fā)射方案

傳統(tǒng)超外差接收與發(fā)射方案，可以提供很高的指標(biāo) (如 IP3 OP3、P1dB、隔離等)，但同時(shí)也帶來了更高的成本功耗以及較大的尺寸，不利于大范圍高密度部署。傳統(tǒng)超外差收發(fā)系統(tǒng)，如下圖 (圖1) 所示：

圖1 傳統(tǒng)超外差收發(fā)系統(tǒng)

傳統(tǒng)方案的具體通信鏈路，如下圖 (圖2) 所示：

圖2 傳統(tǒng)超外差接收和發(fā)射信號(hào)鏈

ADI 集成化方案

隨著軟件無線電技術(shù)的發(fā)展，無線通信系統(tǒng)更加集成化、小型化。ADI 研發(fā)出獨(dú)有的第一代 Transceiver 芯片 AD936X 系列，和更高帶寬的第二代 AD937X 系列，以及能支持 5G 的第三代 ADRV900X 和 ADRV902X 系列。不僅如此，第一代產(chǎn)品還新開發(fā)了升級(jí)版 ADRV9002/3/4 系列，提升工藝性能的同時(shí)還能降低了功耗。

KA 頻段衛(wèi)星通信解決方案

ADI Transceiver 完美解決了 Sub-6G 的通信問題，當(dāng)然 6G 以上乃至更高的衛(wèi)星頻段，ADI 同樣有非常集成化的解決方案。以 Transceiver 為基礎(chǔ)可以向上擴(kuò)頻到 X, KA .KU 頻段，以下先講解 KA 頻段衛(wèi)星通信解決方案。采用 AD9371 的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如下圖 (圖3) 所示，整個(gè)方案 Sub-6G 模塊可以固定，只需要切換射頻前端就能實(shí)現(xiàn)不同頻段的擴(kuò)頻通信。

圖3 采用 AD9371 的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)衛(wèi)星通信系統(tǒng)

ADI 通過不斷創(chuàng)新研發(fā)，推出了一系列集成本振的射頻前端變頻模組，比如 RX: ADMV4420、TX: ADMV4530 (KA 頻段)，以及最新的 KU 頻段的 (TX) ADMV4630 和 (RX) ADMV4640。它們進(jìn)一步簡化了射頻前端的設(shè)計(jì)難度，同時(shí)降低了功耗和成本。

(TX) ADMV4630 的基本指標(biāo)參數(shù)

IF to Ku band upconverter with integrated PLL

RF output frequency range: 14.0GHz to 14.5GHz

Internal LO frequency range: 8.7GHz to 10.7GHz

IF input frequency range: 3GHz to 5GHz

Noise floor density:

Matched 50? single-ended RF output and IF input

On-chip power detector

On-chip ADC

Provides transmitter synthesizer lock detect

Programmable at 20MHz via 4-wire SPI interface

Transmitter mute function

40-lead, 6mm × 6mm LFCSP package

ADMV4630 原理框架，如下圖 (圖4) 所示：

圖4ADMV4630 原理框圖

(RX) ADMV4640的基本指標(biāo)參數(shù)

X/Ku band to IF downconverter with integrated PLL

RF input frequency range: 10.7GHz to 12.7GHz

Internal LO frequency range: 8.7GHz to 10.7GHz

IF output frequency range: 1.4GHz to 2.2GHz

Noise figure: 5.2dB, minimum attenuation, LNA low gain mode

Matched, 50?, single-ended RF input and IF output

On-chip temperature sensor

On-chip ADC

Receiver synthesizer lock detect pin

Programmable at 20MHz via 4-wire SPI interface

Receiver standby function

40-lead, 6mm × 6mm LFCSP package

ADMV4640 原理框架，如下圖 (圖5) 所示：

圖5ADMV4640 原理框圖

KU 波段小型化通信系統(tǒng)方案

變頻產(chǎn)生的交調(diào)、互調(diào)，以及本振泄露等無用或干擾信號(hào)，在最終信號(hào)處理之前都需要被濾除，否則將對通信系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。針對這個(gè)問題 ADI 研發(fā)出可調(diào)諧帶通濾波器如 ADMV8526 和 HMC892A，相比于傳統(tǒng)陶瓷和腔體濾波器，它擁有更加靈活的配置和中心頻率可變的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)大大減小了尺寸。有了這些集成化的產(chǎn)品，通信系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)小型化。

圖6KU波段小型化通信系統(tǒng)方案

ADMV8526 和 HMC892A 解決了傳統(tǒng)濾波器的體積問題，同時(shí)中心頻率可以靈活切換。ADMV8526 原理框架，如下圖 (圖7) 所示：

圖7ADMV8526 原理框圖

ADMV8526 的基本指標(biāo)參數(shù)

Digitally tunable, octave, band-pass tuning

3dB bandwidth: 9% ± 2%

Rejection (20dB): 16% away from fCENTER

Single chip replacement for discrete filter banks

Compact 10mm × 10mm × 1.99mm LGA package

除此之外， ADI 還在電源上極具創(chuàng)新，開發(fā)出了業(yè)界噪聲最低、PSRR 最好的 LDO 產(chǎn)品 LT3042/3045，進(jìn)一步提升了 LO 的相位噪聲。與此同時(shí)，ADI 開發(fā)出了第三代的 Silent Switch 技術(shù)，使得 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的性能近乎于 LDO 的指標(biāo)，進(jìn)一步簡化了傳統(tǒng)射頻系統(tǒng)供電的電源樹，代表產(chǎn)品為 LT8625S/LT8627S 系列。

圖8LT8625S 輸出噪聲指標(biāo)

Silent Switcher3 架構(gòu)

超低 RMS 噪聲 (10Hz 至 100kHz): 4μVRMS

超低散粒噪聲: 4nV/√Hz (10kHz 時(shí))

在任何 PCB 上具有超低 EMI 輻射

內(nèi)部旁路電容可降低輻射 EMI

高頻高效率

LT8625S 的基本性能參數(shù)

具有高增益誤差放大器的超快速瞬態(tài)響應(yīng)

輸入電壓范圍: 2.7V 至 18V

連續(xù)輸出電流: 8A (最大值)

最短快速導(dǎo)通時(shí)間: 15ns

精密基準(zhǔn)電壓源: 整個(gè)溫度范圍為 ±0.8% (遠(yuǎn)程檢測)

PolyPhase 操作: 最多 12 個(gè)相位

強(qiáng)制連續(xù)模式能力

可調(diào)及可同步頻率范圍: 300kHz 至 4MHz

可編程電源良好

小型 20 引腳 4mm × 3mm LQFN 封裝

總結(jié)

本文介紹了傳統(tǒng)超外差接收與發(fā)射方案和現(xiàn)代小型化衛(wèi)星通信方案，ADI 最新集成化方案。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，ADI 的產(chǎn)品也在不斷進(jìn)步，為廣大工程師帶來更多更好的解決方案，引領(lǐng)行業(yè)不斷向前發(fā)展。

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審核編輯 ：李倩