近年來，推動RF系統實現更寬帶寬、更高性能、更低功耗，同時提高頻率范圍并縮小尺寸的力量越來越強大。這一趨勢已成為技術進步的驅動力，RF器件的集成度遠超以往所見。有許多因素在推動這一趨勢。

衛星通信系統為了發送和接收每天收集到的數TB數據，對數據速率的要求已達到4 Gbps。這一要求推動系統的工作頻率提高到Ku和Ka波段，原因是在這些頻率上更容易實現更寬的帶寬和更高的數據速率。這勢必導致通道密度更高，每通道的帶寬更寬。

在信號情報領域，性能要求也在不斷提高。此類系統的掃描速率越來越高，故而要求系統具有快速調諧PLL和寬帶寬覆蓋范圍。對尺寸更小、重量更輕、功耗更低(SWaP)和集成度更高系統的需求，源于業界希望在現場操作手持式設備，以及希望提高大型固定位置系統的通道密度。

相控陣的發展同樣得益于單芯片RF系統集成度的提高。集成讓收發器越來越小，使得每個天線元件都可以有自己的收發器，進而促使模擬波束賦形向數字波束賦形轉變。通過數字波束賦形，單一陣列可以同時追蹤多個波束。相控陣系統應用廣泛，包括天氣雷達和定向通信等。由于低頻信號環境變得越來越擁堵，許多應用不可避免地要求提高頻率。

本文介紹如何利用一種高度集成的架構來應對上述挑戰，該架構將AD9371收發器用作中頻接收機和發射機，使得整個中頻級及其相關器件都可以從系統中移除。文中比較了傳統系統與提議的架構，并舉例說明了如何通過典型設計流程來實現此架構。具體說來，使用集成收發器可以實現一些高級頻率規劃，這是標準超外差樣式收發器做不到的。

超外差架構概述

超外差架構由于能實現很高的性能而成為多年來的首選架構。超外差接收機架構通常包括一個或兩個混頻級，混頻級饋入模數轉換器(ADC)。典型超外差收發器架構如圖1所示。

圖1.傳統X和Ku波段超外差接收和發射信號鏈

第一轉換級將輸入RF頻率上變頻或下變頻至帶外頻譜。第一IF（中頻）的頻率取決于頻率和雜散規劃、混頻器性能以及RF前端使用的濾波器。然后，第一IF向下轉換為ADC可以數字化的較低頻率。雖然ADC在處理更高帶寬的能力上取得了巨大進步，但為達到最優性能，其頻率上限目前是2 GHz左右。輸入頻率更高時，必須考慮性能損失，而且更高輸入頻率要求更高時鐘速率，這會導致功耗上升。

除混頻器外，還有濾波器、放大器和步進衰減器。濾波用于抑制不需要的帶外(OOB)信號。若不加抑制，這些信號會在目標信號上產生雜散，使目標信號很難或無法進行解調。放大器設置系統的噪聲系數和增益，提供足夠高的靈敏度以接收小信號，同時又不是太高以至于ADC過度飽和。

還有一點需要注意，此架構常常需要使用表面聲波(SAW)濾波器以滿足ADC嚴格的抗混疊濾波器要求。SAW濾波器會提供急劇滾降性能以滿足這些要求，但同時也會帶來明顯的延遲和紋波。

圖2所示為一個X波段超外差接收機頻率規劃示例。該接收機希望接收8 GHz和12 GHz之間的信號，帶寬為200 MHz。目標頻譜與可調諧本振(LO)混頻，產生5.4 GHz IF。然后，5.4 GHz IF與5 GHz LO混頻以產生最終的400 MHz IF。最終IF范圍是300 MHz至500 MHz，這是很多ADC能夠發揮良好性能的頻率范圍。