圖6.X或Ku波段TRx,AD9371用作中頻接收機
集成收發器IC的性能進步開啟了新的可能性。AD9371集成了第二混頻器、第二IF濾波和放大、可變衰減ADC以及信號鏈的數字濾波和抽取功能。在該架構中,AD9371(其調諧范圍為300 MHz至6 GHz)可調諧到3 GHz和6 GHz之間的頻率,直接接收第一IF(參見圖6)。其增益為16 dB,NF為19 dB,5.5 GHz時的OIP3為40 dBm,故AD9371是非常理想的IF接收機。
集成收發器用作IF接收機,便不再需要像超外差接收機那樣擔心通過第二混頻器的鏡像,這可以大大降低第一IF帶的濾波需求。不過,為了消除收發器中的二階效應,仍然需要一定的濾波。第一IF帶現在應以兩倍的第一IF頻率提供濾波以消除此類效應,這比濾除第二鏡像和第二LO要容易得多,它可能接近數百MHz。通常,利用低成本的小型LTCC濾波器成品即可滿足此類濾波要求。
這種設計還使系統具有很高的靈活性,可針對不同應用而輕松加以重復使用。靈活性的表現之一是IF頻率選擇。IF選擇的一般經驗法則是讓它比經過前端濾波的目標頻譜帶寬高1 GHz至2 GHz。例如,若設計師需要4 GHz頻譜帶寬(17 GHz至21 GHz)經過前端濾波器,則IF可以位于5 GHz頻率(比目標帶寬4 GHz高1 GHz)。這有助于前端實現濾波。如果只需要2 GHz帶寬,可以使用3 GHz的IF。此外,AD9371具有軟件定義特性,很容易隨時改變IF,所以特別適合需要避開阻塞信號的認知無線電應用。AD9371的帶寬也可以在8 MHz至100 MHz范圍內輕松調整,有利于避免目標信號附近的干擾。
高中頻架構的高集成度使得最終的接收機信號鏈所占空間只有等效超外差架構的50%左右,同時功耗降低30%。另外,高中頻架構接收機比超外差架構更為靈活。這種架構是要求小尺寸、高性能的低SWaP市場的福音。
高中頻架構接收機頻率規劃
高中頻架構的優點之一是能夠調諧IF。當試圖創建一個能避開干擾雜散的頻率規劃時,這種能力特別有用。當接收到的信號在混頻器中與LO混頻并產生一個非IF頻段內目標信號音的m × n雜散時,就會引起干擾雜散。
混頻器依據公式m × RF ± n × LO產生輸出信號和雜散,其中m和n為整數。接收信號產生的m × n雜散可能落在IF頻段中;某些情況下,目標信號音會引起一個特定頻率的交越雜散。
例如,若觀測一個設計為接收12 GHz至16 GHz信號且IF為5.1 GHz的系統,如圖7所示,則引起帶內雜散的m × n鏡像頻率可依據下式確定:
在此式中,RF為混頻器輸入端的RF頻率,其導致一個信號音落在IF中。試舉一例,假設接收機調諧到13 GHz,這意味著LO頻率為18.1 GHz (5.1 GHz + 13 GHz)。將這些值代入上式,并允許m和n在0到3的范圍內變動,則可得到如下RF公式:
結果如下表所示。
Table 1. M × N Spurious Table for 18.1 GHz LO
表1.18.1 GHz LO的M × N雜散表
表中的第一行(黃色亮顯)顯示所需的13 GHz信號,它是混頻器中的1 × 1的結果。其他亮顯單元顯示可能有問題的帶內頻率,它們可能表現為帶內雜散。例如,15.55 GHz信號在12 GHz到16 GHz的目標范圍內。輸入端一個15.55 GHz信號音與LO混頻,產生一個5.1 GHz信號音(18.1 × 2–15.55 × 2 = 5.1 GHz)。其他未亮顯行也可能造成問題,但由于其在帶外,可以通過輸入帶通濾波器濾除。
