隨著移動通信的不斷發展，移動通信技術已經發展到第五代，第六代技術也呼之欲出，它的各項標準正在緊鑼密鼓地制定中。相比于前五代技術，第六代移動通信在信號覆蓋方面，將不僅僅依賴于地面基站，同時還會使用到衛星，也就是我們所說的 “天地一體化”。未來通信技術的發展趨勢將推動 RF 系統實現更寬帶寬、更高性能、更低功耗，同時提高頻率范圍且尺寸小型化的力量越來越強大。

當前衛星通信設備需求日益遞增，加上體積成本和功耗方面的原因，傳統的衛星通信設備已然不能滿足要求，需要成本更低，體積更小，功耗更低的設備來替代。本文將從傳統方案和現代小型化方案兩個方面加以闡述，為大家介紹 ADI 最新集成化方案。

傳統超外差接收與發射方案

傳統超外差接收與發射方案，可以提供很高的指標 (如 IP3 OP3、P1dB、隔離等)，但同時也帶來了更高的成本功耗以及較大的尺寸，不利于大范圍高密度部署。傳統超外差收發系統，如下圖 (圖1) 所示：

圖1 傳統超外差收發系統

傳統方案的具體通信鏈路，如下圖 (圖2) 所示：?

圖2 傳統超外差接收和發射信號鏈

ADI 集成化方案

隨著軟件無線電技術的發展，無線通信系統更加集成化、小型化。ADI 研發出獨有的第一代 Transceiver 芯片 AD936X 系列，和更高帶寬的第二代 AD937X 系列，以及能支持 5G 的第三代 ADRV900X 和 ADRV902X 系列。不僅如此，第一代產品還新開發了升級版 ADRV9002/3/4 系列，提升工藝性能的同時還能降低了功耗。

KA 頻段衛星通信解決方案

ADI Transceiver 完美解決了 Sub-6G 的通信問題，當然 6G 以上乃至更高的衛星頻段，ADI 同樣有非常集成化的解決方案。以 Transceiver 為基礎可以向上擴頻到 X, KA .KU 頻段，以下先講解 KA 頻段衛星通信解決方案。采用 AD9371 的接收機和發射機衛星通信系統，如下圖 (圖3) 所示，整個方案 Sub-6G 模塊可以固定，只需要切換射頻前端就能實現不同頻段的擴頻通信。

圖3 采用 AD9371 的接收機和發射機衛星通信系統

ADI 通過不斷創新研發，推出了一系列集成本振的射頻前端變頻模組，比如 RX: ADMV4420、TX: ADMV4530 (KA 頻段)，以及最新的 KU 頻段的 (TX) ADMV4630 和 (RX) ADMV4640。它們進一步簡化了射頻前端的設計難度，同時降低了功耗和成本。

(TX) ADMV4630 的基本指標參數

IF to Ku band upconverter with integrated PLL

RF output frequency range: 14.0GHz to 14.5GHz

Internal LO frequency range: 8.7GHz to 10.7GHz

IF input frequency range: 3GHz to 5GHz?

Noise floor density:

Matched 50? single-ended RF output and IF input

On-chip power detector

On-chip ADC

Provides transmitter synthesizer lock detect

Programmable at 20MHz via 4-wire SPI interface

Transmitter mute function

40-lead, 6mm × 6mm LFCSP package?

ADMV4630 原理框架，如下圖 (圖4) 所示：

圖4?ADMV4630 原理框圖

(RX) ADMV4640?的基本指標參數

X/Ku band to IF downconverter with integrated PLL

RF input frequency range: 10.7GHz to 12.7GHz

Internal LO frequency range: 8.7GHz to 10.7GHz

IF output frequency range: 1.4GHz to 2.2GHz

Noise figure: 5.2dB, minimum attenuation, LNA low gain mode

Matched, 50?, single-ended RF input and IF output

On-chip temperature sensor

On-chip ADC

Receiver synthesizer lock detect pin

Programmable at 20MHz via 4-wire SPI interface

Receiver standby function

40-lead, 6mm × 6mm LFCSP package?

ADMV4640 原理框架，如下圖 (圖5) 所示：

圖5?ADMV4640 原理框圖

KU 波段小型化通信系統方案

變頻產生的交調、互調，以及本振泄露等無用或干擾信號，在最終信號處理之前都需要被濾除，否則將對通信系統產生災難性的后果。針對這個問題 ADI 研發出可調諧帶通濾波器如 ADMV8526 和 HMC892A，相比于傳統陶瓷和腔體濾波器，它擁有更加靈活的配置和中心頻率可變的優點，同時大大減小了尺寸。有了這些集成化的產品，通信系統就能實現小型化。

圖6?KU波段小型化通信系統方案

ADMV8526 和 HMC892A 解決了傳統濾波器的體積問題，同時中心頻率可以靈活切換。ADMV8526 原理框架，如下圖 (圖7) 所示：

圖7?ADMV8526 原理框圖

ADMV8526 的基本指標參數

Digitally tunable, octave, band-pass tuning

3dB bandwidth: 9% ± 2%

Rejection (20dB): 16% away from fCENTER

Single chip replacement for discrete filter banks

Compact 10mm × 10mm × 1.99mm LGA package

除此之外， ADI 還在電源上極具創新，開發出了業界噪聲最低、PSRR 最好的 LDO 產品 LT3042/3045，進一步提升了 LO 的相位噪聲。與此同時，ADI 開發出了第三代的 Silent Switch 技術，使得 DC/DC 轉換器的性能近乎于 LDO 的指標，進一步簡化了傳統射頻系統供電的電源樹，代表產品為 LT8625S/LT8627S 系列。

圖8?LT8625S 輸出噪聲指標

Silent Switcher3 架構

超低 RMS 噪聲 (10Hz 至 100kHz): 4μVRMS

超低散粒噪聲: 4nV/√Hz (10kHz 時)

在任何 PCB 上具有超低 EMI 輻射

內部旁路電容可降低輻射 EMI

高頻高效率

LT8625S 的基本性能參數

具有高增益誤差放大器的超快速瞬態響應

輸入電壓范圍: 2.7V 至 18V

連續輸出電流: 8A (最大值)

最短快速導通時間: 15ns

精密基準電壓源: 整個溫度范圍為 ±0.8% (遠程檢測)

PolyPhase 操作: 最多 12 個相位

強制連續模式能力

可調及可同步頻率范圍: 300kHz 至 4MHz

可編程電源良好

小型 20 引腳 4mm × 3mm LQFN 封裝

總結

本文介紹了傳統超外差接收與發射方案和現代小型化衛星通信方案，ADI 最新集成化方案。隨著技術的不斷發展，ADI 的產品也在不斷進步，為廣大工程師帶來更多更好的解決方案，引領行業不斷向前發展。

編輯：黃飛

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