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破解宽带难题之射频采样ADC方案


时间:2017-12-25 作者:仪商网
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图1. 典型电子战架构信号链


从历史上来看,在增加瞬时带宽的同时维持需要的线性度需要使用多个重叠接收器或一种交错式架构。重叠的接收器各自数字化所需带宽的一部分,并用数字信号处理技术把来自各个通道的数据和可观测频谱重新组合起来。对于交错式架构,一般要搭配校准使用,以便最大限度地减小转换器之间的相差、失调差和增益差。两种方案的实现成本都比较高,但数字信号处理往往会根据实现需求进行定制。

ADI的新型RF采样ADC (如AD9625)为新一代系统提供了解决方案,不但可以提供更大的瞬时带宽,同时还具有更高的线性度,能够维持所需要的灵敏度水平。AD9625是一款2.5 GSPS、12位ADC,可增进高带宽交流性能,在1 GHz输入下,其典型宽带SNR/SFDR分别达到前所未有的57 dB/80 dB。另外,这款ADC还支持确定到达角往往需要的多转换器同步,集成了数字下变频器(DDC)以便抽取和观测输出频谱的较小部分。

AD9625能支持超过3 GHz的小信号模拟带宽,可为系统设计师提供很大的IF定位灵活性。凭借第一和第二奈奎斯特采样选项和超过1 GHz的可用带宽,设计师可以最大化前端接收器架构的性能,实现滤波和系统复杂性的最佳平衡。

ADI推出了支持并行接口和串行接口(包括JESD204B标准)的器件。这对于众多电子战系统的高数据速率和低延迟要求是极其重要的。

为了便于快速制作原型和系统开发,AD9625以VITA 42/FPGA夹层卡(FMC)平台的形式提供(见图2)。该平台提供了一些参考设计,可借以了解如何优化ADC前方的信号调理以实现性能优化;同时,平台还可确保ADC与处理单元之间的数据处理接口拥有充足的带宽,以便在仍然使用CoT架构的条件下,支持来自转换器的实时全速率数据传输需求。结果打造出一款高效的架构,集成2.5 GSPS ADC COTS解决方案,以最小尺寸提供高速导管。



图2. AD9625 (2500 MSPS、12位FMC板,带同步支持)。(PN:AD-FMCADC2-EBZ)

通道选择器概述

尽管电子攻击系统、电子支援系统和电子保护系统中的信号都各有特点,但它们都有一个共同的组件,即数字通道化接收器,也称通道选择器。通道选择器把一个宽带宽拆分成小带宽,以便把目标信号与噪声和干扰信号分开,从而在单个子通道中可靠地检测到低SNR和时间敏感信号。多数数字通道化接收器都由一个滤波器组和快速傅里叶变换(FFT)组成。

作为设计工程师,这里面临的一个挑战是,每次设计或升级新的电子战系统时,通常都要求开发更加复杂的通道选择器。这是因为新设计通常会导致必要的硬件升级,以支持速率更高的转换器和更高的处理性能,以应对不断变化的全球威胁。为了加快通道选择器的开发步伐,降低内部研发(IRAD)成本,Altera开发了一款超高采样速率的FFT IP和FIR滤波器IP内核,能够处理多-GSPS转换器输入。这些IP内核可根据多种输入参数,优化您的解决方案,如图3所示。



图3. Altera超高采样速率FFT配置


图4通过一般电子战系统框图描述了通道选择器的作用,在该图中,先对数字化输入射频(RF)宽带信号进行下变频和数字化处理,然后馈入通道化接收器之中。对各通道的输出进行信号检测和估算,以便把威胁信号与中立方和友方信号分辨开来。一旦发现威胁且有数据作为支撑,某些电子战系统就会通过干扰对抗威胁。在此过程中,接收器可能会产生各种干扰信号。在敌方发射机中,这些干扰信号可能表现为陷波白噪声或再生虚假反射信号(即DRFM)。干扰信号通过反相通道选择器,后者的作用是重构宽带反射信号。反射信号在上变频回敌方发射机之后再发射。


关键词:接收器 宽带 转换器 通道选择器    浏览量:414

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