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『电子工程世界』集成式收发器支持实现小型相控阵雷达平台( 二 )


片内DSP特性 ， 例如数控振荡器(NCO)和数字上变频器 ， 或者数字下变频器(DDC) ， 现在支持在单个IC内采用系统级杂散去相关方法 。 2
通过使用多个集成式收发器来组合收发器通道 ， 用于展示系统级噪声谱密度(NSD)和杂散性能都得到改善 。 此举通过降低系统的有效本底噪声 ， 同时维持通道的全部功能来改善相控阵雷达系统的动态范围 。 图4显示了在集成多达8个集成式收发器接收通道 ， 有效增加相控阵系统中的位数之后 ， 得出的系统级测量结果 。 注意 ， 从一个通道增加到八个通道时 ， NSD和计算得出的本底噪声（在各图中用红线表示）将增加6 dB 。 这是因为 ， 虽然总共有8个通道 ， 但是在用于创建这8个通道的4个集成式收发器中 ， 只存在4个不同且不相关的LO（也就是说 ， NLO = 4） 。
因此实现了如下改善
得出的结果与集成式收发器提供的实验性结果相近 。 此外 ， 多余的成像频率以不相关的方式聚合汇总 ， 实现系统级杂散性能改善 。 随着通道数量增加 ， 性能会实现进一步改善 ， 从而实现可扩展的系统 。

『电子工程世界』集成式收发器支持实现小型相控阵雷达平台
本文插图

图4.使用ADRV9009集成式收发器来集成接收通道可以降低噪声谱密度 ， 并改善动态范围 。
此外 ， 在对齐相位和集成多个集成式收发器通道之后 ， 相控阵系统的相位噪声可以得到改善 。 从图5最上方的三条曲线显示的测量结果可以看出 ， 在利用4个集成式收发器IC的内部LO组合8个通道之后 ， 相位噪声性能得到了改善 。 再重复一遍 ， 存在4个不同且不相关的LO（也就是说 ， NLO = 4）时 ， 当从1个发射通道增加为8个发射通道时 ， 相位噪声会增加6 dB 。 增加通道数量可以进一步增加相控阵雷达系统的相位噪声 。 或者 ， 可以将外部LO注入到由NTRx集成式收发器构成的每个子阵列中 ， 并从子阵列层级改善初始相位噪声（如图5中的蓝色曲线所示） 。 但是 ， 如此一来 ， 该子阵列中的各元件因为都共用同一个LO源 ， 就会互相关联 ， 所以无法自行在子阵列中提供通道聚合改善 。 对于图5所示的外部LO相位噪声数据 ， 其中使用了一个Rohde & Schwarz SMA100B信号发生器作为外部LO源 。

『电子工程世界』集成式收发器支持实现小型相控阵雷达平台
本文插图


『电子工程世界』集成式收发器支持实现小型相控阵雷达平台
本文插图

图5.使用内部LO时 ， 集成多个ADRV9009的发射通道可以改善系统级相位噪声性能 。
注入外部LO会改善子阵列的初始相位噪声 。
图6.DSP特性现在可以利用片内NCO和DDC/DUC实现数字相移 。
增加通道数量 ， 优化相移会使集成式收发器形成宽度变窄的波束 。
集成的DSP特性（例如NCO、数字移相器和DUC/DDC）允许在数字域内实施基带相移和频率位移 ， 进而允许在基于多通道、集成式收发器的相控阵雷达系统中实施数字波束成型 。 将多个功能集成到单个IC上之后 ， 系统现在能够在许多相关的相控阵应用中 ， 利用集成式收发器实现天线点阵间隔 。 利用更多收发器来增加通道数量一般可以让波束变窄 ， 但会导致系统变大 。 但是 ， 现在将多个功能集成到单个IC之后 ， 系统变大的比例还是要小于过去 。 使用MATLAB?模拟辐射图之后 ， 图6显示通道数量从N = 23增加到N = 210时 ， 波束如何变窄 ， 理论波瓣幅度如何变深 。 实际的功率零点将在天线设计中表明 。
结论
【『电子工程世界』集成式收发器支持实现小型相控阵雷达平台】在单个IC中集成多个数字和模拟功能可以实现更小型的相控阵雷达系统 。 这些系统支持实施数字波束成型和混合波束成型 ， 具体取决于系统规格 。 已经证明使用ADI公司提供的ADRV9009可以实现系统级性能改善 。 这些集成式器件让许多新系统能够使用相同的硬件来运行多个应用 。


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