最新的直接無線射頻(RF) - 采樣收發(fā)器 – 包括德州儀器的AFE7444和AFE7422設備，分別支持四個和兩個天線信道 – 提供多種強大功能，使得多種先進的系統(tǒng)特性，如多頻帶和多模式操作，以及變頻和快速跳頻成為可能。這些功能從系統(tǒng)概念來看變得日益普及，如多功能陣列，大型相控陣天線的不同子陣列可配置為根據情況或任務需要而執(zhí)行多種功能；這包括雷達、通信或電子戰(zhàn)(EW)功能，如 圖1 所示。

圖1  多功能相控陣列系統(tǒng)

此外，這些系統(tǒng)常常需要實現快速跳頻，以便通過重復或任意的序列逐漸調整到工作頻率，如圖 2所示。如此執(zhí)行可以避免人為干擾、防范信號探測或便于實施防電子欺騙技術（電子欺騙：篡改雷達反射信號的電子簽名）。

圖2  跨越多個奈奎斯特區(qū)的頻率捷變操作

為進一步了解這些功能，讓我們首先來研究一下集成式RF采樣收發(fā)器的功能模塊，如 圖3 所示。

圖3AFE7444/AFE7422 RF采樣收發(fā)器的功能模塊

當接收器與發(fā)送器結合應用時，這些功能模塊將以下列方式提供增強功能：

•  跨越從幾MHz直至6 GHz的極寬的RF頻率范圍進行操作，處理非常寬泛的非瞬間帶寬，最高可達1.5 GHz。

•  數字信號處理模塊，支持聚合和解聚合多種子帶或波形，每個子帶或波形可在接收或發(fā)送側作為獨立的數字數據流進行處理。

多頻帶或多模式信號處理

現在讓我們來考慮通過利用寬頻帶采樣、合成以及數字處理功能，來處理多頻帶或多模式信號的使用案例。如 圖4 所示。

圖4  使用AFE7422和AFE7444的多頻帶發(fā)送和接收配置

此設置會生成多頻帶信號，該信號包括三個不同的子帶，總帶寬為2.75 GHz。接收器在跨越多個奈奎斯特區(qū)的整個頻帶中采樣，然后將采樣數據饋送到數字下變頻模塊（具有多個并聯(lián)級）。方法是通過獨立的數字控制振蕩器(NCO)和數字混頻器，選擇多個子帶并將它們轉變?yōu)榛l信號。應用抽選，然后根據單個信號的帶寬，降低輸出采樣率，并抑制帶外減損。

相反地，在發(fā)送側，各個數字輸入流輸入到多個并聯(lián)的數字上變頻級中，上變頻將把基頻信號轉換為其相應的目標頻率。然后，數據將被超抽樣至RF數模轉換器(DAC)輸出采樣率，通過最后一級中的RF DAC合成一個合并后的寬頻帶信號（范圍從700 MHz到3.45 GHz）。

變頻和跳頻

您可以通過僅選擇單個頻帶，并利用內部數字環(huán)回，然后在重新發(fā)送該信號之前對所選的子帶應用頻移，從而擴展前一個案例。如 圖5 所示。

圖5  使用AFE7444/AFE7422實現變頻或跳頻

此設置可捕獲前文所述的多頻帶信號。數字下變頻模塊選擇一個獨立的子帶，將其轉換為基頻信號并通過數字濾波器傳遞。數字濾波器會清除帶外減損，如諧波或混頻產品。芯片內數字環(huán)回路徑，支持直接將數字接收器的數字輸出數據饋送入發(fā)送器路徑，而無需離開芯片，并且不必連接任何額外的處理設備。

只需把濾波后的信號向上變頻回為最初接收的頻率，便打造出片上數字中繼器。為了部署跳頻發(fā)送器，需要將發(fā)送器部分的NCO編程使其輸出所需的新頻率，然后重新發(fā)送頻移信號。如圖 5中頻譜分析儀圖譜中的黃色跡線所示，并將其與最初接收的多頻帶頻譜（綠色跡線）相比較。

圖6  振蕩器上的頻率躍遷

到現在為止，我舉例說明了基本概念，類似的方法可以用于支持其它使用案例，包括：

•  多頻帶變頻。由于使用了多個并聯(lián)的數字下變頻和上變頻模塊，所以您可以接收并將多頻帶信號解聚合為多個獨立的子帶信號，然后對每個子帶信號應用獨立的頻移，并經片上內部數字環(huán)回饋送入發(fā)送器路徑，在達到新的頻率后重新發(fā)送子帶信號。

•  快速跳頻。由于我們可以重新編程NCO從而在幾毫秒內獲得更新的頻率，或輪流使用乒乓模式下每個信號路徑上可用的多個NCO，就可以接收并按照重復性或任意序列發(fā)送頻率捷變信號。這兩種頻率之間的轉換如圖 6所示。

•  斜坡產生/直接數字合成模式。用于每個發(fā)送器的內置正弦波音頻發(fā)生器，都支持生成雷達系統(tǒng)常用的頻率斜坡和調頻連續(xù)波(FMCW)。

•  同步寬頻帶掃描和窄頻帶觀測。因為每個接收器前端采樣級都可以連接多個數字處理級，所以您可以選擇為寬頻帶模式配置一個接收路徑。輸出跨越奈奎斯特全頻帶的采樣數據，并觀測最高可達1.5 GHz的非瞬間帶寬，進而掃描是否有任何信號的存在。與此同時，您可以配置窄頻帶抽選模式的第二個路徑，放大后精確分析在寬頻帶模式下探測到的所有信號。