作者:吴红辉
公司:骏龙科技
随着移动通信的不断发展,移动通信技术已经发展到第五代,第六代技术也呼之欲出,它的各项标准正在紧锣密鼓地制定中。相比于前五代技术,第六代移动通信在信号覆盖方面,将不仅仅依赖于地面基站,同时还会使用到卫星,也就是我们所说的“天地一体化”。未来通信技术的发展趋势将推动RF系统实现更宽带宽、更高性能、更低功耗,同时提高频率范围且尺寸小型化的力量越来越强大。
当前卫星通信设备需求日益递增,加上体积成本和功耗方面的原因,传统的卫星通信设备已然不能满足要求,需要成本更低,体积更小,功耗更低的设备来替代。本文将从传统方案和现代小型化方案两个方面加以阐述,为大家介绍ADI最新集成化方案。
传统超外差接收与发射方案
传统超外差接收与发射方案,可以提供很高的指标(如IP3 OP3、P1dB、隔离等),但同时也带来了更高的成本功耗以及较大的尺寸,不利于大范围高密度部署。传统超外差收发系统,如下图(图1) 所示:
图1 传统超外差收发系统
传统方案的具体通信链路,如下图(图2)所示:
图2 传统超外差接收和发射信号链
ADI集成化方案
随着软件无线电技术的发展,无线通信系统更加集成化、小型化。ADI研发出独有的第一代Transceiver芯片AD936X系列,和更高带宽的第二代AD937X系列,以及能支持5G的第三代ADRV900X和ADRV902X系列。不仅如此,第一代产品还新开发了升级版 ADRV9002/3/4系列,提升工艺性能的同时还能降低了功耗。
KA频段卫星通信解决方案
ADI Transceiver完美解决了Sub-6G的通信问题,当然6G以上乃至更高的卫星频段,ADI同样有非常集成化的解决方案。以Transceiver为基础可以向上扩频到X, KA .KU频段,以下先讲解KA频段卫星通信解决方案。采用AD9371的接收机和发射机卫星通信系统,如下图(图3)所示,整个方案Sub-6G模块可以固定,只需要切换射频前端就能实现不同频段的扩频通信。具体技术细节您可以咨询骏龙科技的技术人员。
图3 采用AD9371的接收机和发射机卫星通信系统
ADI通过不断创新研发,推出了一系列集成本振的射频前端变频模组,比如RX: ADMV4420、TX: ADMV4530 (KA频段),以及最新的KU频段的(TX) ADMV4630和 (RX)ADMV4640。它们进一步简化了射频前端的设计难度,同时降低了功耗和成本。
(TX) ADMV4630的基本指标参数
- 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: <−140 dBm/Hz
- Matched 50Ω 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,如下图 (图4)所示:
图4 ADMV4630原理框图
(RX) ADMV4640的基本指标参数
- 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, 50Ω, 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,如下图 (图5) 所示:
图5 ADMV4640原理框图
KU波段小型化通信系统方案
变频产生的交调、互调,以及本振泄露等无用或干扰信号,在最终信号处理之前都需要被滤除,否则将对通信系统产生灾难性的后果。针对这个问题ADI研发出可调谐带通滤波器如ADMV8526和HMC892A,相比于传统陶瓷和腔体滤波器,它拥有更加灵活的配置和中心频率可变的优点,同时大大减小了尺寸。有了这些集成化的产品,通信系统就能实现小型化。具体技术细节您可以咨询骏龙科技的技术人员。
图6 KU波段小型化通信系统方案
ADMV8526和HMC892A解决了传统滤波器的体积问题,同时中心频率可以灵活切换。 ADMV8526原理框架,如下图 (图7) 所示:
图7 ADMV8526原理框图
ADMV8526的基本指标参数
- 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还在电源上极具创新,开发出了业界噪声最低、PSRR最好的LDO产品 LT3042/3045,进一步提升了LO的相位噪声。与此同时,ADI开发出了第三代的Silent Switch 技术,使得DC/DC转换器的性能近乎于LDO的指标,进一步简化了传统射频系统供电的电源树,代表产品为LT8625S/LT8627S系列。
图8 LT8625S输出噪声指标
Silent Switcher®3架构
LT8625S的基本性能参数
- 具有高增益误差放大器的超快速瞬态响应
- 输入电压范围: 2.7V至18V
- 连续输出电流: 8A (最大值)
- 最短快速导通时间: 15ns
- 精密基准电压源: 整个温度范围为 ±0.8%(远程检测)
- PolyPhase® 操作: 最多12个相位
- 强制连续模式能力
- 可调及可同步频率范围: 300kHz4MHz
- 可编程电源良好
- 小型20 引脚 4mm × 3mm LQFN 封装
总结
本文介绍了传统超外差接收与发射方案和现代小型化卫星通信方案,ADI最新集成化方案。随着技术的不断发展,ADI的产品也在不断进步,为广大工程师带来更多更好的解决方案,引领行业不断向前发展。欲了解更多技术细节和ADI相关方案,您可联系骏龙科技各地办事处。骏龙科技的技术人员愿意为您提供更详细的技术支持。