圖2. 高中頻（集成TRx），帶寬最高100 MHz。

作為衛(wèi)星通信系統(tǒng)多個用戶的集線器，這些系統(tǒng)可能要同時處理多個載波信號。這種情況下，每個接收器的帶寬或帶寬/功率就變得非常重要。圖3所示信號鏈采用一款高速ADC，即AD9208，這是最近發(fā)布的一款高采樣速率ADC，可以數(shù)字化最高1.5 Ghz的瞬時帶寬。在本例中，為了實現(xiàn)1 Ghz的瞬時帶寬，中頻被置于4.5 GHz。這里可實現(xiàn)的帶寬取決于位于ADC之前的抗混疊濾波器的濾波要求，但一般局限于奈奎斯特區(qū)的~75%（采樣速率的一半）。

圖3. 用GSPS ADC單下變頻至高中頻。

在要求最高瞬時帶寬并且可能以犧牲CNR為代價的系統(tǒng)中，可以采用圖4所示信號鏈。該信號鏈采用一個I/Q混頻器，即HMC8191HMC8191，其鏡像抑制性能為~25 dBc。在這種情況下，鏡像抑制性能受到I和Q輸出通道間幅度和相位平衡的限制。在不采用更先進(jìn)的正交誤差校正(QEC)技術(shù)的情況下，這是該信號鏈的限制因素。該信號鏈的性能總結(jié)見表1。需要注意的是，NF和IP3性能與其他選項類似，但功率/GHz指標(biāo)則為三者中最低，并且從任意時間可以利用的帶寬量來看，其尺寸也屬最佳狀態(tài)。

圖4. 用I/Q混頻器和GSPS ADC實現(xiàn)直接變頻。

這里給出的三種接收選項如下表所示，但需要注意的是，該表并未列出全部可能選項。這里的總結(jié)旨在展示各種信號鏈選項之間的差異。在任何給定系統(tǒng)中，最終的最優(yōu)信號鏈既可能是三者之一，也可能是任意選項的綜合運用。

表1. Ka頻段接收器詳情比較

另外，雖然表中只顯示了接收器端的情況，但發(fā)射器信號鏈也存在類似的折衷情況。一般地，系統(tǒng)從超外差架構(gòu)轉(zhuǎn)向直接變頻架構(gòu)后，需要在帶寬與性能之間進(jìn)行折衷。

數(shù)據(jù)接口

在數(shù)據(jù)被ADC或收發(fā)器數(shù)字化以后，必須通過數(shù)字接口交給系統(tǒng)處理。這里提到的所有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器都采用了高速JESD204b標(biāo)準(zhǔn)，從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接收信號，然后把信號打包組幀，再通過少量走線進(jìn)行傳輸。芯片的數(shù)據(jù)速率因系統(tǒng)要求而異，但這里提到的所有器件都有用于抽取和頻率轉(zhuǎn)換的數(shù)字功能，能夠適應(yīng)不同數(shù)據(jù)速率，以滿足不同系統(tǒng)要求。該規(guī)格在JESD204b通道上最高支持12.5 GSPS的速率，傳輸大量數(shù)據(jù)的高帶寬系統(tǒng)即充分利用了這一點。有關(guān)這些接口的詳細(xì)描述請參閱AD9208和AD9371的數(shù)據(jù)手冊。另外，F(xiàn)PGA的選擇必須考慮該接口。供應(yīng)商（如Xilinx®和Altera®）提供的許多FPGA目前已經(jīng)在其器件中集成該標(biāo)準(zhǔn)，為與這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的集成提供了便利條件。

結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了各種折衷情況，并就Ka頻段衛(wèi)星通信系統(tǒng)適用的信號鏈列舉了一些例子。還介紹了幾種架構(gòu)選項，包括利用集成式收發(fā)器AD9371的高中頻單次變頻選項，用GSPS ADC取代集成收發(fā)器以提高瞬時帶寬的類似架構(gòu)，以及可以提高帶寬但會降低鏡像抑制性能的直接變頻架構(gòu)。介紹的信號鏈雖然可以直接使用，但建議以其為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)具體的系統(tǒng)級應(yīng)用，會出現(xiàn)不同的要求，隨著設(shè)計工作的推進(jìn)，信號鏈的選擇會越來越明晰。