不妨直結(jié)合成無線電頻次范疇內(nèi)旗號(hào)的變換器（RF變換器）仍舊老練，慣例無線電安排將所以爆發(fā)變化。因?yàn)椴环翑?shù)字化并合成高達(dá)2 GHz到3 GHz的剎時(shí)旗號(hào)帶寬，RF變換器此刻不妨實(shí)現(xiàn)供給真實(shí)寬帶無線電的許諾，無線電安排職員得以大幅縮小創(chuàng)造無線電所需的硬件數(shù)目，并扶助經(jīng)過軟硬件實(shí)行更高程度的再擺設(shè)本領(lǐng)，這對(duì)于慣例無線電安排來說實(shí)足沒有大概。正文商量了RF變換器本領(lǐng)的超過使得這種新式數(shù)據(jù)搜集體例和寬帶無線電變成大概，并計(jì)劃了軟硬件擺設(shè)本領(lǐng)帶來的大概性。

簡(jiǎn)介

每位無線電安排職員都要面臨如許一個(gè)安排牽制，即須要衡量旗號(hào)帶寬的品質(zhì)與無線電的功耗。無線電安排職員怎樣滿意這一牽制確定了無線電的尺寸和分量，并從基礎(chǔ)上感化無線電的場(chǎng)所，囊括興辦物、塔樓、電纜桿、地下車輛、包袱、口袋、耳朵或鏡子。每個(gè)無線電場(chǎng)所都有一個(gè)與其場(chǎng)所十分的可用工率量。比方，興辦物或塔樓上的可用工率很大概高于口袋中的智高手機(jī)或耳內(nèi)的藍(lán)牙耳機(jī)供給的功率。一切情景下都生存一個(gè)基礎(chǔ)究竟：無線電須要的功率越小，而且單元功率所能扶助的含糊量越大，則無線電尺寸越小，分量越輕。這個(gè)究竟感化宏大，有年來從來是通訊電子行業(yè)中很多革新背地的激動(dòng)力。

半半導(dǎo)體公司將更多的功效和更高的本能集成到溝通或更小尺寸的器件中，運(yùn)用該類器件的擺設(shè)得以實(shí)行更小、更多功效或更輕（某些情景下這三者都能獲得實(shí)行）的許諾。擺設(shè)越小、越輕、功效越多則越好，如許就不妨把擺設(shè)安置在往日因?yàn)槠溆酄恐贫辉S放的場(chǎng)所。比方，向來須要興辦物，此刻因?yàn)檎即蟮胤e減小，擺設(shè)不妨放在塔樓上；向來放在塔樓上的無線電單位，即使分量充滿輕，就不妨減少成放在電纜柱上的單位；向來由于較重而須要車輛帶領(lǐng)的單位，此刻不妨放在一個(gè)背包中。

現(xiàn)在的情況充溢著百般須要放在興辦物、塔樓、柱子和車輛上的保守安裝。因?yàn)轫氁獙㈠厩蚋鞯氐穆殕T相互接洽起來，工程師們運(yùn)用其時(shí)可用的器件安排擺設(shè)以應(yīng)付挑撥，這才有了咱們即日通訊無處不在的情況。咱們不妨隨時(shí)到處經(jīng)過多種各別搜集（囊括挪動(dòng)搜集、無線局域網(wǎng)、特設(shè)短隔絕無線搜集等）舉行通話、發(fā)動(dòng)靜、立即通信、傳像片、載入、上傳和欣賞。一切那些都貫穿到寬帶有線搜集，數(shù)據(jù)由RF電纜傳輸，最后經(jīng)過光導(dǎo)纖維傳輸。

圖1.RF變換器扶助寬帶無線電供給視頻流和玩耍等須要洪量數(shù)據(jù)的效勞。

鞏固視頻領(lǐng)會(huì)

多項(xiàng)接洽表白1,2，對(duì)數(shù)據(jù)的需要估計(jì)會(huì)在將來十年連接延長(zhǎng)。其啟動(dòng)力是人們對(duì)數(shù)據(jù)更充分的實(shí)質(zhì)的猶如無盡頭的需要，所以須要更寬的帶寬。比方，彩電和光導(dǎo)纖維到戶經(jīng)營(yíng)商經(jīng)過供給更高速率的貫穿和更多高清電視頻段，連接在教庭寬帶效勞上面打開比賽。超高清（UHD或4k明顯度）電視須要的含量是高清電視的兩倍之上，通道帶寬需要?jiǎng)龠^現(xiàn)在運(yùn)用的帶寬。

其余，囊括假造實(shí)際(VR)在前的沉醉式視頻，以及具備多維自在度的玩耍和3D功效（180°或全景視覺等），十足運(yùn)用4k超高清電視，每用戶須要高達(dá)1 Gb的帶寬2，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過了大略的4k UHD電視播送和流媒介未然很刻薄的訴求。在線玩耍須要搜集供給對(duì)稱的數(shù)據(jù)帶寬，由于推遲功夫至關(guān)要害，這激動(dòng)了更寬帶寬下行傳輸本領(lǐng)的興盛。這種對(duì)更寬下行本領(lǐng)的需要反過來又督促擺設(shè)創(chuàng)造商晉級(jí)其安排，以實(shí)行對(duì)稱的寬帶寬傳輸。

現(xiàn)在RF變換器的鞏固功效對(duì)于激動(dòng)傳輸如許充分視頻實(shí)質(zhì)的超過至關(guān)要害。RF變換器必需不妨創(chuàng)造具備精巧無雜散本能的高動(dòng)靜范疇旗號(hào)，進(jìn)而扶助運(yùn)用256-QAM、1024-QAM和4k-QAM等更高階的調(diào)制計(jì)劃。已安置的同軸電纜擺設(shè)和調(diào)配夸大器具備1.2 GHz至1.7 GHz的有限帶寬，為了普及每個(gè)通道的頻帶功效，必需運(yùn)用上述更高階的調(diào)制本領(lǐng)。前者傳輸擺設(shè)的更高本能可延遲已安置擺設(shè)群的運(yùn)用壽命，緩和本錢估算控制，以及扶助向多家效勞經(jīng)營(yíng)商(MSO)供給更長(zhǎng)功夫窗口來晉級(jí)其擺設(shè)和傳輸體例。

多頻段、多形式嘗試

跟著集成的功效越來越多，此刻的智高手機(jī)與保守大哥大已相去甚遠(yuǎn)。很多功效都有與之關(guān)系聯(lián)的無線電，所以，暫時(shí)的挪動(dòng)擺設(shè)中大概有五到七個(gè)以至更多的無線電。消費(fèi)智高手機(jī)時(shí)，每種無線電都必需舉行嘗試，這給多形式通訊嘗試儀創(chuàng)造商帶來了新的挑撥?？v然嘗試量跟著無線電數(shù)目的減少而減少，但仍須要趕快嘗試以貶低嘗試本錢。商量到嘗試儀的尺寸和本錢，為挪動(dòng)擺設(shè)中的每個(gè)無線電建立各別的無線電硬件變得不真實(shí)際。跟著更多的頻段盛開或被倡導(dǎo)用來挪動(dòng)效勞3，嘗試挪動(dòng)擺設(shè)中越來越多的無線電的挑撥難度在加大。

RF變換器不妨很好地應(yīng)付這一挑撥。在放射器和接受器中，RF變換器均能供給慣例無線電沒轍實(shí)行的精巧性。寬帶RF變換器不妨同聲捕獲并直結(jié)合成每個(gè)頻段中的旗號(hào)，進(jìn)而扶助同聲嘗試挪動(dòng)擺設(shè)中的多個(gè)無線電。運(yùn)用RF DAC和RF ADC內(nèi)置的通道采用器，多個(gè)無線電旗號(hào)不妨在變換器中獲得高效處置。比方，圖第22中學(xué)表露每個(gè)RF DAC有3個(gè)通道采用器，不妨直結(jié)合成三個(gè)各別的旗號(hào)和頻段并加以兼并，而后運(yùn)用數(shù)字遏制振動(dòng)器(NCO)舉行數(shù)字上變頻，再由RF DAC變換為RF旗號(hào)。

圖2.帶通道采用器的RF DAC示例。

在其余商場(chǎng)范圍，比方對(duì)準(zhǔn)宇航航天和防務(wù)商場(chǎng)的嘗試擺設(shè)，對(duì)用來脈沖雷達(dá)和軍用通訊的寬帶嘗試處置計(jì)劃的需要日益減少。因?yàn)轫氁獓L試的雷達(dá)、電子諜報(bào)、電子戰(zhàn)擺設(shè)和通訊擺設(shè)的數(shù)目與典型稠密，嘗試擺設(shè)創(chuàng)造商必需創(chuàng)作一種具備充分個(gè)性拉攏的精巧儀器4。比方，大肆波形爆發(fā)器必需不妨創(chuàng)造百般旗號(hào)，囊括線性頻次調(diào)制脈沖旗號(hào)、相位關(guān)系旗號(hào)以及百般輸入頻次和帶寬的調(diào)制旗號(hào)。丈量擺設(shè)必需同樣宏大，再不在嘗試鼓勵(lì)器或放射器時(shí)能接受那些旗號(hào)。RF變換器扶助徑直RF合成和RF頻次下的丈量，不妨很好地效勞于該類運(yùn)用。在某些情景下，這不妨取消上變頻或下變頻的需要，而在其余情景下，這不妨縮小簡(jiǎn)單變頻所需的度數(shù)。硬件得以簡(jiǎn)化，尺寸、分量和功耗訴求得以貶低。減少通道采用器、內(nèi)插器、NCO和合成器等數(shù)字個(gè)性，可在專用低功耗CMOS本領(lǐng)上實(shí)行高效旗號(hào)處置。

軟硬件設(shè)置無線電

RF變換器是軟硬件設(shè)置無線電的要害賦能成分之一。RF變換器不妨直結(jié)合成和捕捉多GHz范疇內(nèi)的無線電頻次，以數(shù)字辦法實(shí)行上變頻或下變頻功效，如許所有上變頻或下變頻級(jí)都不復(fù)須要，無線電框架結(jié)構(gòu)得以簡(jiǎn)化。模仿變頻級(jí)和關(guān)系混頻器、LO合成器、濾波器的取消，可減小無線電的尺寸、分量和功耗(SWaP)，使無線電不妨放在更多場(chǎng)合，并可運(yùn)用更小的電源供電。這種本領(lǐng)使得無線電玲瓏簡(jiǎn)捷，足以手持、車載或安置在鐵鳥、直接升學(xué)機(jī)、無人駕駛飛機(jī)(UAV)等百般機(jī)載財(cái)產(chǎn)中。

除去實(shí)行更好的跨平臺(tái)通訊除外，運(yùn)用RF變換器建立的無線電硬件再有扶助多功效、多形式和多頻段的后勁。RF變換器此刻不妨到達(dá)較低的雷達(dá)波段，在不久的未來會(huì)到達(dá)較高的波段，所以單臺(tái)擺設(shè)既可用作雷達(dá)也可用作策略通訊鏈路的觀念希望形成實(shí)際。如許一種擺設(shè)在當(dāng)場(chǎng)培修、晉級(jí)、購(gòu)買步調(diào)和本錢上面具備鮮明的上風(fēng)。

直結(jié)合成和捕捉雷達(dá)頻次的本領(lǐng)使得RF變換器特殊符合方陣?yán)走_(dá)體例。徑直RF變換器合成和捕捉可取消特殊多的慣例無線電硬件，使單個(gè)旗號(hào)鏈更小更輕。如許便能將很多這種無線電收納在一個(gè)更小的空間中。符合船載的陣列或大地方陣，以及用來旗號(hào)諜報(bào)操縱的較小陣列和單位，不妨實(shí)行更小的SWaP。

圖3.RF變換器啟動(dòng)的軟硬件設(shè)置無線電扶助跨平臺(tái)互連通訊。

RF變換器背地的本領(lǐng)

RF變換器得以勝利的要害本領(lǐng)超過之一是連接微縮的細(xì)線CMOS工藝。跟著基礎(chǔ)CMOS晶體管的電極長(zhǎng)度和特性尺寸變小，數(shù)字門通路變得更快、更小且功耗更低6。這使得具備有理功耗和表面積的RF變換器不妨將洪量數(shù)字旗號(hào)處置功效集成到芯片上。包含數(shù)字通道采用器、調(diào)制器和軟硬件可編制程序?yàn)V波器，對(duì)于建立高效精巧的無線電特殊要害。這種更高效的DSP也為運(yùn)用數(shù)字處置來扶助矯正變換器中的模仿缺點(diǎn)翻開了大門。在模仿上面，每個(gè)新節(jié)點(diǎn)都供給速率更快的晶體管，其單元表面積的配合本能也更好。那些矯正對(duì)于實(shí)行速率更快的高精度變換器至關(guān)要害。

單靠工藝本領(lǐng)超過是不夠的，再有少許要害的框架結(jié)構(gòu)矯正使得RF變換器變成大概。RF DAC的首要選擇框架結(jié)構(gòu)是交流電扶引DAC框架結(jié)構(gòu)。該類DAC的本能在于于形成DAC的交流電源的配合。一經(jīng)校準(zhǔn)的交流電源配合與交流電源表面積的平方根成正比7。單元表面積的配合跟著本領(lǐng)節(jié)點(diǎn)的晉級(jí)而革新。然而，對(duì)于高辨別率變換器而言，即使是最進(jìn)步的節(jié)點(diǎn)且隨機(jī)失配充滿低，其交流電源也會(huì)特殊大。這種大交流電源會(huì)使變換器變大，更蹩腳的是，大交流電源的寄生庫(kù)容會(huì)貶低DAC的高頻本能。更有吸吸力的處置計(jì)劃是校準(zhǔn)較小交流電源以到達(dá)所需的配合程度。如許不妨明顯貶低來自交流電源的附加寄奏效應(yīng)，實(shí)行所需的線性度本能而不妨礙高頻本能。即使精確實(shí)行，這種校準(zhǔn)不妨在所有溫度范疇內(nèi)維持莫大寧?kù)o，而且校準(zhǔn)不妨一次實(shí)行。寧?kù)o的一次性校準(zhǔn)表示著不須要在后盾按期運(yùn)轉(zhuǎn)校準(zhǔn)，進(jìn)而儉樸運(yùn)轉(zhuǎn)功耗，并減少因后盾運(yùn)轉(zhuǎn)校準(zhǔn)而爆發(fā)雜散產(chǎn)品的題目。

再有一個(gè)扶助超高速變換器到達(dá)本能目標(biāo)的框架結(jié)構(gòu)采用，那即是用來扶引DAC交流電的電門框架結(jié)構(gòu)采用。保守的雙電門構(gòu)造（圖4）在以特殊高的速率運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)生存幾個(gè)缺陷9,10。啟動(dòng)到雙路電門的數(shù)據(jù)不妨在一個(gè)到多個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)維持靜止，所以尾節(jié)點(diǎn)的建登時(shí)間依附于數(shù)據(jù)。即使時(shí)鐘速度充滿慢，使得此節(jié)點(diǎn)不妨在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)創(chuàng)造，那么這不可題目。但在特殊高的速度下，此節(jié)點(diǎn)在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)沒轍實(shí)足創(chuàng)造，依附于數(shù)據(jù)的建登時(shí)間將會(huì)引導(dǎo)DAC輸入走樣。即使運(yùn)用四路電門（圖5），數(shù)據(jù)旗號(hào)就會(huì)十足歸零。這引導(dǎo)尾節(jié)點(diǎn)電壓與數(shù)據(jù)輸出無干，進(jìn)而緩和上述題目。四路電門還承諾DAC數(shù)據(jù)在時(shí)鐘的兩個(gè)邊際上革新。運(yùn)用此個(gè)性可靈驗(yàn)地使DAC采集樣品速度更加，而時(shí)鐘頻次無需加倍11。

圖4.雙電門DAC單位示例。

沿用經(jīng)心安排的交流電源校準(zhǔn)算法和四電門交流電扶引單位，貫串現(xiàn)在的細(xì)線CMOS工藝，不妨安排出具備精巧動(dòng)靜范疇的高速采集樣品DAC。如許就能在很寬的頻次范疇內(nèi)合成高品質(zhì)旗號(hào)。當(dāng)這種寬帶DAC與扶助DSP相貫串時(shí)，它形成一個(gè)特殊精巧的高本能無線電放射器，過程擺設(shè)可為正文前方提到的一切各別運(yùn)用供給旗號(hào)。

圖5.四電門DAC單位示例。

將來無線電

現(xiàn)在的RF變換器仍舊督促無線電框架結(jié)構(gòu)安排爆發(fā)了根天性的變換，而在將來，它將激勵(lì)更大的變換。跟著工藝本領(lǐng)的連接超過和RF變換器安排的進(jìn)一步優(yōu)化，RF變換器對(duì)無線電功耗和尺寸的感化將連接減少。那些本領(lǐng)超過來的恰是功夫，有力地激動(dòng)了新一代無線電，比方新興5G無線基站運(yùn)用（如大范圍MIMO），以及大范圍方陣?yán)走_(dá)和波束合成運(yùn)用。深亞忽米光刻本領(lǐng)將使得更普遍字通路不妨安置在RF變換器芯片上，進(jìn)而集成須要洪量計(jì)劃的要害功效，如數(shù)字預(yù)走樣(DPD) 13和波峰因子貶低(CFR)算法等，這無助于于普及功率夸大器功效并明顯縮小體例完全功耗。這種集成將減少對(duì)高能源消耗FPGA論理的壓力，并將關(guān)系功效變化到功耗較低的專用論理中。其余大概性囊括將RF變換器及其數(shù)字引擎與RF、微波或毫米波模仿器件集成在一道，進(jìn)一步減少尺寸并簡(jiǎn)化無線電安排，為無線電安排供給比特到地線的體例級(jí)本領(lǐng)。因?yàn)橛辛薘F變換器，形形色色的機(jī)會(huì)爆發(fā)出來。RF變換器是助力寰球勝過十足大概的本領(lǐng)。

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