Teledyne e2v通過(guò)最新的微波數字轉換器推動(dòng)無(wú)線(xiàn)電軟件化

TH的作用類(lèi)似于可“折疊”射頻信號的頻率轉換器，在下面的例子里將20到22.5GHz的信號轉換到ADC的基帶（第一奈奎斯特域，即0到2.5GHz)。這去除了中頻生成的環(huán)節（如本振和中頻），極大地簡(jiǎn)化了模擬信號路徑的設計（圖3）。

這是實(shí)現數字控制無(wú)線(xiàn)電設計的基本步驟，在先前的介紹6 Gsps ADC EV12AQ600的文章³里有詳細描述。這款ADC的寬帶TH支持K波段信號的欠采樣。

圖 3 - 接收端2.5 GHz帶寬信號（載波頻率21.25GHz)的TH欠采樣（fs = 5 GHz)

發(fā)射端多奈奎斯特域頻率合成

在發(fā)射端，傳統的外差式無(wú)線(xiàn)電的發(fā)射DAC通常在第一奈奎斯特域(NZ₁)輸出信號功率，并通過(guò)低通濾波器濾除混疊信號功率。如果發(fā)射DAC(TxDAC)可提供足夠大的帶寬，能將信號功率延展到更高的奈奎斯特域呢？如圖4所示，這時(shí)，可使用帶通濾波器選擇目標信號頻段。

例如，EV12DS480 TxDAC可延展信號功率直到26.5GHz，并以8.5Gsps的采樣率采樣。

ADC欠采樣和DAC多奈奎斯特域頻率合成是射頻數字控制的兩個(gè)關(guān)鍵要素，也是Teledyne e2v進(jìn)一步增強下一代無(wú)線(xiàn)電設計的目標。

圖 4 —在NZ₁產(chǎn)生的合成射頻信號，并混疊到更高的奈奎斯特域（fs = 6 GHz)

KA波段創(chuàng )新的動(dòng)力

歐盟地平線(xiàn)2020計劃推動(dòng)的星際元器件工程，其目標是開(kāi)發(fā)新的寬帶數據轉換器以簡(jiǎn)化射頻信號鏈路并推進(jìn)Ka波段直接轉換技術(shù)的發(fā)展。在這樣的愿景下，元器件需實(shí)現更高的系統集成度，即增加射頻通道密度、減少功耗、增加帶寬和提高動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)促進(jìn)歐洲宇航業(yè)務(wù)的發(fā)展。我們預計這個(gè)工程將影響深遠，包括增強通訊基礎設施和地球觀(guān)測能力等。

星際工程也推動(dòng)Teledyne e2v研發(fā)新的數據轉換器。Teledyne e2v正與星際工程密切合作，計劃研發(fā)一款全新的模擬前端(AFE)樣片。這款AFE能大幅擴展微波頻率采樣帶寬，實(shí)現最先進(jìn)的微波直接數字下變頻和頻率合成。

³ Teledyne e2v 白皮書(shū)，2019年12月：K波段直接數字化的高級寬帶采樣方案——擴展射頻可能性的邊界

圖 5—直接射頻轉換采樣器的樣片

樣片的目標電性能

●   高性能模擬采樣器，輸入帶寬高達Ka波段

●   Ka波段較高的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)

●   單端輸入的信號路徑（無(wú)需巴倫）

●   高編碼效率，ESIstream串行數字接口

●   強大的時(shí)鐘管理，包括同步鏈功能，可在波束成型應用中實(shí)現簡(jiǎn)單的相位對齊多通道系統

Teledyne e2v計劃研發(fā)的直接射頻轉換采樣器（圖5）預計-3dB模擬輸入帶寬高達微波Ka波段（即在26.5到40GHz之間）。除了無(wú)與倫比的帶寬，這款樣片還將包括一些獨特的功能，便于簡(jiǎn)單地應用于實(shí)際的系統中。

這些功能包括：

●   單端模擬輸入信號路徑，簡(jiǎn)化印制板電路設計和布線(xiàn)

●   無(wú)需使用昂貴的、大體積的HF巴倫，可幫助用戶(hù)：

o   直接從微波數字采樣

o   減少模擬信號采樣器的信號失真

●   獨特的微波采樣器和低抖動(dòng)時(shí)鐘管理

●   在模擬前端(AFE)的輸出端，這款器件沒(méi)有使用LVDS，而是使用許可證免費的ESIstream高速串行接口系統，與市場(chǎng)上大多數的FPGA兼容（包括Xilinx的KU60系列）。