最新的直接無線射頻(RF) - 採樣收發器 – 包括德州儀器的AFE7444和AFE7422設備，分別支援四個和兩個天線通道 – 提供多種強大功能，使得多種先進的系統特性，如多頻帶和多模式操作，以及變頻和快速跳頻成為可能。這些功能從系統概念來看變得日益普及，如多功能陣列，大型相控陣天線的不同子陣列可配置為根據情況或任務需要而執行多種功能；這包括雷達、通信或電子戰(EW)功能，如圖1所示。
圖 1
多功能相控陣列系統
此外，這些系統常常需要實現快速跳頻，以便通過重複或任意的序列逐漸調整到工作頻率，如圖 2所示。如此執行可以避免人為干擾、防範信號探測或便於實施防電子欺騙技術（電子欺騙：篡改雷達反射信號的電子簽名）。
圖 2
跨越多個奈奎斯特區的頻率捷變操作
為進一步瞭解這些功能，讓我們首先來研究一下集成式RF採樣收發器的功能模組，如圖 3所示。
圖 3
AFE7444/AFE7422 RF採樣收發器的功能模組
當接收器與發送器結合應用時，這些功能模組將以下列方式提供增強功能：
• 跨越從幾MHz直至6 GHz的極寬的RF頻率範圍進行操作，處理非常寬泛的非瞬間頻寬，最高可達1.5 GHz。
• 數位信號處理模組，支援聚合和解聚合多種子帶或波形，每個子帶或波形可在接收或發送側作為獨立的數位資料流程進行處理。
多頻帶或多模式信號處理
現在讓我們來考慮通過利用寬頻帶採樣、合成以及數文書處理功能，來處理多頻帶或多模式信號的使用案例。如圖 4所示。
圖 4
使用AFE7422和AFE7444的多頻帶發送和接收配置
此設置會生成多頻帶信號，該信號包括三個不同的子帶，總頻寬為2.75 GHz。接收器在跨越多個奈奎斯特區的整個頻帶中採樣，然後將採樣資料饋送到數位下變頻模組（具有多個並聯級）。方法是通過獨立的數位控制振盪器(NCO)和數位混頻器，選擇多個子帶並將它們轉變為基頻信號。應用抽選，然後根據單個信號的頻寬，降低輸出取樣速率，並抑制帶外減損。
相反地，在發送側，各個數位輸入流輸入到多個並聯的數位上變頻級中，上變頻將把基頻信號轉換為其相應的目標頻率。然後，資料將被超抽樣至RF數模轉換器(DAC)輸出取樣速率，通過最後一級中的RF DAC合成一個合併後的寬頻帶信號（範圍從700 MHz到3.45 GHz）。
變頻和跳頻
您可以通過僅選擇單個頻帶，並利用內部數位環回，然後在重新發送該信號之前對所選的子帶應用頻移，從而擴展前一個案例。如圖 5所示。
圖 5
使用AFE7444/AFE7422實現變頻或跳頻
此設置可捕獲前文所述的多頻帶信號。數位下變頻模組選擇一個獨立的子帶，將其轉換為基頻信號並通過數位濾波器傳遞。數位濾波器會清除帶外減損，如諧波或混頻產品。晶片內數位環回路徑，支援直接將數位接收器的數位輸出資料饋送入發送器路徑，而無需離開晶片，並且不必連接任何額外的處理設備。
只需把濾波後的信號向上變頻回為最初接收的頻率，便打造出片上數位中繼器。為了部署跳頻發送器，需要將發送器部分的NCO程式設計使其輸出所需的新頻率，然後重新發送頻移信號。如圖 5中頻譜分析儀圖譜中的黃色跡線所示，並將其與最初接收的多頻帶頻譜（綠色跡線）相比較。
圖 6
振盪器上的頻率躍遷
到現在為止，我舉例說明了基本概念，類似的方法可以用於支援其它使用案例，包括：
• 多頻帶變頻。由於使用了多個並聯的數位下變頻和上變頻模組，所以您可以接收並將多頻帶信號解聚合為多個獨立的子帶信號，然後對每個子帶信號應用獨立的頻移，並經片上內部數字環回饋送入發送器路徑，在達到新的頻率後重新發送子帶信號。
• 快速跳頻。由於我們可以重新程式設計NCO從而在幾毫秒內獲得更新的頻率，或輪流使用乒乓模式下每個信號路徑上可用的多個NCO，就可以接收並按照重複性或任意序列發送頻率捷變信號。這兩種頻率之間的轉換如圖 6所示。
• 斜坡產生/直接數位合成模式。用於每個發送器的內置正弦波音訊發生器，都支援生成雷達系統常用的頻率斜坡和調頻連續波(FMCW)。
• 同步寬頻帶掃描和窄頻帶觀測。因為每個接收器前端採樣級都可以連接多個數文書處理級，所以您可以選擇為寬頻帶模式配置一個接收路徑。輸出跨越奈奎斯特全頻帶的採樣資料，並觀測最高可達1.5 GHz的非瞬間頻寬，進而掃描是否有任何信號的存在。與此同時，您可以配置窄頻帶抽選模式的第二個路徑，放大後精確分析在寬頻帶模式下探測到的所有信號。
