Wyatt Taylor ADI公司航空航天和防務(wù)系統(tǒng)工程師負(fù)責(zé)人

自越南戰(zhàn)爭(zhēng)以來，軍用通信(MILCOM)一直是士兵裝備部署的支柱。雖然數(shù)十年來，這些裝備的功能和安全性均已通過實(shí)踐驗(yàn)證，但新一代MILCOM平臺(tái)將需要利用更多現(xiàn)代通信技術(shù)，這些技術(shù)開發(fā)用于支持手機(jī)和Wi-Fi等商用平臺(tái)。MILCOM系統(tǒng)通常是具有按鍵通話(PTT)按鈕的手持式裝備（對(duì)講機(jī)），用戶可在需要傳遞語(yǔ)音消息時(shí)按下按鍵。當(dāng)PTT按鍵未按下時(shí)，可從另一個(gè)對(duì)講機(jī)接收傳入的語(yǔ)音消息。兩個(gè)無(wú)線電之間傳遞的語(yǔ)音消息在兩名士兵之間以無(wú)線方式調(diào)制、加密、放大和傳輸。這些MILCOM對(duì)講機(jī)與商用手機(jī)或通信系統(tǒng)之間存在許多差異，表1僅列出少數(shù)一部分。

集成模擬、數(shù)字和軟件

新一代MILCOM平臺(tái)所面臨的挑戰(zhàn)，就是維持這些關(guān)鍵差異，同時(shí)要縮小軍用通信系統(tǒng)與商用通信系統(tǒng)間的一些差距。這些MILCOM平臺(tái)需要對(duì)僅支持語(yǔ)音的系統(tǒng)進(jìn)行更改，添加數(shù)據(jù)和文本功能。從而能夠?qū)⒅T如地圖、圖像和視頻之類的數(shù)據(jù)傳遞給戰(zhàn)場(chǎng)上的士兵。更寬的帶寬會(huì)帶來無(wú)線電平臺(tái)難題，主要與尺寸、重量和功耗(SWaP)相關(guān)。MILCOM平臺(tái)使用的傳統(tǒng)射頻(RF)信號(hào)鏈需要消耗更多功率才能擴(kuò)展到更寬的帶寬以及數(shù)字調(diào)制方案，并且還會(huì)增加尺寸和重量。對(duì)士兵來說，增加通訊裝置的尺寸、重量和功耗是不可接受的，他們需要更小巧、功能更強(qiáng)的無(wú)線電裝置，可在最小電池電量下為長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)持續(xù)供電。因此，新一代MILCOM平臺(tái)需要使用新的RF信號(hào)鏈架構(gòu)。小尺寸無(wú)線電設(shè)計(jì)的一次革命是集成式RF收發(fā)器。集成式收發(fā)器通過多種方式實(shí)現(xiàn)無(wú)線電分區(qū)，減小了尺寸和功耗。首先，RF和模擬器件可以 轉(zhuǎn)換到數(shù)字域，例如RF濾波器可轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字濾波器。這些功能模塊的數(shù)字實(shí)現(xiàn)比相應(yīng)的RF模塊更高效，并且可編程性更強(qiáng)。其次，分立式RF信號(hào)鏈通常為外差架構(gòu)，需要多層頻率轉(zhuǎn)換、濾波、放大和數(shù)字采樣。集成式收發(fā)器可采用零中頻(ZIF)架構(gòu)，大大減少了信號(hào)鏈中所需的元件，特別是所需的濾波和放大級(jí)。去除這些級(jí)可減小尺寸和功耗。最后，ZIF架構(gòu)可更有效地利用數(shù)字轉(zhuǎn)換器，從而降低寬帶系統(tǒng)中的整體功耗。雖然在過去十年里，商用平臺(tái)能夠充分利用ZIF收發(fā)器，但是具有MILCOM適用特性的首批產(chǎn)品近幾年才上市。可用于MILCOM系統(tǒng)的最新收發(fā)器是ADRV9009。

ADRV9009是一款CMOS收發(fā)器，具有多個(gè)MILCOM適用特性。首先，該器件是原生時(shí)間雙工器件(TDD)，這是PTT架構(gòu)的典型工作方式，與內(nèi)帶兩個(gè)本地振蕩器(LO)的器件相比，可節(jié)省功耗。其次，從頻率生成和校準(zhǔn)兩方面來看，集成LO支持收發(fā)器中的本地跳頻。第三，ADRV9009的可用帶寬可在20 MHz和200 MHz之間編程設(shè)置，支持一系列寬帶寬工作模式。第四，ADRV9009是一個(gè)與波形無(wú)關(guān)的收發(fā)器，這意味著它可以提供任何波形的RF至比特流。因此ADRV9009既支持當(dāng)今可用的各種波形，也支持將來有可能開發(fā)的波形。最后，ADRV9009還將多個(gè)輔助功能集成到收發(fā)器中。自動(dòng)增益控制(AGC)對(duì)于優(yōu)化接收器動(dòng)態(tài)范圍至關(guān)重要，ADRV9009具有30 dB范圍的內(nèi)部AGC環(huán)路。該器件還集成了溫度傳感器、控制轉(zhuǎn)換器和通用輸出(GPO)，節(jié)省了無(wú)線電系統(tǒng)的空間。

現(xiàn)代化防務(wù)通信系統(tǒng)是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，需要進(jìn)行一系列跨學(xué)科工程技術(shù)創(chuàng)新。然而，對(duì)于無(wú)線電電路的主干來說，集成式收發(fā)器在提供單芯片解決方案方面取得了很大進(jìn)展，這類方案將集成大部分的接收器和發(fā)送器信號(hào)鏈，同時(shí)保持跳頻、AGC和升級(jí)支持未來波形的能力。以這類收發(fā)器作為無(wú)線電的核心構(gòu)建模塊，將有助于實(shí)現(xiàn)新一代MILCOM無(wú)線電系統(tǒng)。

作者簡(jiǎn)介

Wyatt Taylor是ADI公司（美國(guó)北卡羅來納州格林斯博羅）的高級(jí)射頻系統(tǒng)工程師。他主要從事航空航天和防務(wù)無(wú)線電應(yīng)用研發(fā)工作，具體側(cè)重點(diǎn)是集成式射頻收發(fā)器、小型微波設(shè)計(jì)、軟件定義無(wú)線電(SDR)等。在此之前，Wyatt曾在馬里蘭州的Thales Communications公司和Digital ReceiverTechnology公司擔(dān)任射頻設(shè)計(jì)工程師。Wyatt于2005年和2006年分別獲得弗吉尼亞州布萊克斯堡弗吉尼亞理工學(xué)院電子工程學(xué)士(BSEE)學(xué)位和電子工程碩士(MSEE)學(xué)位。

審核編輯 黃昊宇