在相控阵中,用于强制杂散去相关的各种方法问世已有些时日。已知的第一份文献1可以追溯到2002年,该文描述了用于确保接收器杂散不相关的一种通用方法。在这种方法中,先以已知方式,,修改从接收器到接收器的信号。然后,接收器的非线性分量使信号失真。在接收器输出端,将刚才在接收器中引入的修改反转。目标信号变得相干或相关,但不会恢复失真项。在测试中实现的修改方法是将每个本振(LO)频率合成器设置为不同的频率,然后在数字处理过程中以数字方式调谐数控振荡器(NCO),以校正修改。文献里还提到了若干其他方法2, 3。
多年以后,随着完整的收发器子系统被先进地集成到单个单片硅片当中,收发器产品中的嵌入式可编程特性为实现以下文章描述的杂散去相关方法提供了可能:“Correlation of Nonlinear Distortion in Digital Phased Arrays:Measurement and Mitigation”(数字相控阵中的非线性失真:测量与缓解)。1
实现杂散去相关的收发器功能
图1所示为ADI公司收发器ADRV9009的功能框图。
图1.ADRV9009功能框图
每个波形发生器或接收器都是用直接变频架构实现的。Daniel Rabinkin的文章“Front-End Nonlinear Distortion and Array Beamforming”(前端非线性失真与阵列波形合成)详细地讨论了各种直接变频架构。4 LO频率可以独立编程到各IC上。数字处理部分包括数字上/下变频,其NCO也可跨IC独立编程。Peter Delos的文章《A Review of Wideband RF Receiver Architecture Options》(宽带射频接收器架构的选项)对数字下变频进行了进一步的描述。
1 Lincoln Cole Howard和Daniel Rabideau,“Correlation of Nonlinear Distortion in Digital Phased Arrays: Measurement and Mitigation”(数字相控阵中的非线性失真:测量与缓解),2002 IEEE MTT-S国际微波研讨会文摘。
2 Salvador Talisa、Kenneth O’Haever、Thomas Comberiate、Matthew Sharp和Oscar Somerlock,“Benefits of Digital Phased Arrays”(数字相控阵的好处),IEEE论文集,第104卷第3期,2016年3月。
3 Keir Lauritzen,“Correlation of Signals, Noise, and Harmonics in Parallel Analog-to-Digital Converter Arrays”(并行模数转换器阵列中的信号、噪声与谐波相关性),博士论文,马里兰大学,2009年。
4 Rabinkin,Song,“Front-End Nonlinear Distortion and Array Beamforming”(前端非线性失真与阵列波形合成),Radio and Wireless Symposium (RWS) 2015 IEEE。
5 Peter Delos,“A Review of Wideband RF Receiver Architecture Options”(宽带射频接收器架构选项综述),ADI公司,2017年2月。
Delos,Peter,“Can Phased Arrays Calibrate on Noise?”(相控阵能校准噪声吗),Microwave Journal,2018年3月。
Jonathan Harris,“What’s Up with Digital Downconverters—Part 1”(数字下变频器的发展和更新——第一部分),《模拟对话》,2016年7月。
Jonathan Harris,“What’s Up with Digital Downconverters—Part 2”(数字下变频器的发展和更新——第一部分),《模拟对话》,2016年11月。
Howard,Lincoln、Nina Simon和Daniel Rabideau,“Mitigation of Correlated Nonlinearities in Digital Phased Arrays Using Channel- Dependent Phase Shifts”(运用通道依赖型相移缓解数字相控阵中的相关非线性问题),2003 EEE MTT-S Digest。
作者简介
Peter Delos是ADI公司航空航天和防务部门的技术主管,在美国北卡罗莱纳州格林斯博罗工作。他于1990年获得美国弗吉尼亚理工大学电气工程学士学位,并于2004年获得美国新泽西理工学院电气工程硕士学位。Peter拥有超过25年的行业经验。其职业生涯的大部分时间花在高级RF/模拟系统的架构、PWB和IC设计上。他目前专注于面向相控阵应用的高性能接收器、波形发生器和合成器设计的小型化工作。联系方式:peter.delos@analog.com。
Mark Robertson本科于1990年毕业于剑桥大学,获电气与信息科学学位。2012年,他在英国巴斯加盟ADI公司,担任系统工程师;此前,先后在测试和测量、手机和蜂窝基站等多个行业的多家公司供职,担任射频和模拟电路设计工程师。他仍然喜欢随时设计现实电路。联系方式:mark.robertson@analog.com。
Mike Jones是ADI公司航空航天与防务部门的一名首席电气设计工程师,在美国北卡罗来纳州格林斯博罗工作。他于2016年加入ADI公司。从2007年到2016年,他在北卡罗来纳州威尔明顿的通用电气公司工作,担任微波光子学设计工程师,致力于研发核工业微波和光学解决方案。他于2004年获得北卡罗来纳州立大学电气工程学士学位和计算机工程学士学位,2006年获得北卡罗来纳州立大学电气工程硕士学位。联系方式:michael.jones@analog.com。