Substrat IC - Penerima terpasang mempermudahkan rancangan dan memperbaiki prestasi radar tatasusunan bertindak

Sistem radar array bertindak mempunyai saluran penghantaran dan menerima berbilang. Sebelum ini, sistem ini dibina menggunakan cip penghantaran dan ICreceive(IC) terpisah. Sistem ini menggunakan cip terpisah dalam penyukar digital-ke-analog (DAC) sirkuit PCB yang menghantar dan penyukar analog-ke-digital (ADC) sirkuit penerima (Rx), sesuai. Solusi diskret ini membuat banyak sistem besar dalam saiz, mahal, dan tinggi dalam penggunaan kuasa, sehingga bilangan saluran yang diperlukan boleh dicapai untuk melakukan fungsi yang diperlukan. Kerana proses penghasilan dan kalibrasi kompleks, sistem ini biasanya mengambil masa yang lama untuk pasar. Namun, kaedah menggunakan penerima terpasang baru-baru ini muncul, yang menyatukan banyak fungsi yang pernah dianggap sama sekali berbeza ke dalam IC tunggal. ICs ini membantu mencapai sistem radar tatasusunan bertindak dengan saiz kecil, konsumsi kuasa rendah dan kos rendah, kiraan saluran tinggi, dan masa yang lebih pendek untuk pasar.

Penerima terpasang mengintegrasikan fungsi berbilang ke dalam IC tunggal, seperti penerima ADRV9009 ADI (Figure 1). Ia mengintegrasikan penyintesis frekuensi DAC, ADC, oscillator setempat (LO), mikroprosesor, campuran dan lebih banyak fungsi ke dalam cip tunggal 12mm*12mm. Selain itu, produk juga mengintegrasikan dua saluran penerimaan dan dua saluran penghantaran serta komponen pemprosesan isyarat digital berbilang (DSP) untuk mendapatkan lebar jalur segera yang diperlukan oleh sistem. Antaramuka program aplikasi (API) juga disediakan untuk operasi penerima pada platform perisian pelanggan. Rangkaian bahagian depan pada cip boleh digunakan untuk mencapai kawalan keuntungan dan kelemahan. Penawalan-dalam dan rutin pengesan kalibrasi digunakan untuk menyediakan prestasi yang diperlukan untuk banyak komunikasi dan aplikasi tentera.

Pemindah terpasang ini boleh mencipta semua isyarat jam yang diperlukan oleh pemindah dan penerima dengan menyuntik isyarat jam rujukan yang dipanggil REF_CLK. Kemudian, semua jam yang diperlukan untuk pengambilan sampel DAC/ADC, generasi LO, dan jam mikroprosesor disintesis oleh loop fasa-kunci pada cip (PLL). Jika bunyi fasa LO dalaman tidak cukup untuk memenuhi keperluan aplikasi pelanggan, pengguna boleh suntik bunyi fasa rendah LO dari luar.

Data dari penerima dihantar melalui antaramuka data berantai kelajuan tinggi JESD204b piawai. Antaramuka ini menyokong menerima dan menghantar jumlah besar data pada masa yang sama. Solusi penerima terpasang baru boleh membantu menyediakan IP antaramuka dan membantu pelanggan mempercepat masa ke pasar. Jika perlahan penentuan dan penyegerakan data diperlukan, pengguna boleh guna ciri penyegerakan-cip berbilang-masuk (MCS) dan hantar isyarat SYS_REF sebagai rujukan masa utama untuk urutan penyesuaian saluran awal (ILAS)1.

Selain itu, ciri penyegerakan fasa RFPLL yang terbina boleh digunakan untuk tetapkan fasa LO penghantaran atau menerima saluran untuk ditentukan relatif dengan fasa rujukan utama. Dengan menggunakan ciri-ciri penyegerakan fasa MCS dan RFPLL, anda boleh pastikan penyesuaian fasa bila memulakan komponen, penyesuaian frekuensi, atau membuka/menutup saluran penerima. Gambar 2 menunjukkan contoh penerima terintegrasi baru yang menyediakan fasa deterministik dan menyokong semua ciri-ciri ini.

Figure 2: Feature penyegerakan fasa RFPLL terbina membolehkan hubungan fasa menentukan antara sistem dan sumber rujukan utama.

Guna penerima terpasang berbilang Jika sistem memerlukan lebih dari dua penerima dan dua penerima, pengguna masih boleh guna penerima terpasang berbilang dan berguna dari saiz kecil yang dicapai oleh saluran penerima dan penghantar cip tunggal. Contoh teknik ini dipaparkan dalam Figur 3. Pembahagi frekuensi dalaman bagi semua ICs boleh dipicu pada masa yang sama dengan menggunakan denyut SYS_REF bersamaan untuk menyegerakkan penerima terpasang berbilang. Denyut SYS_REF ini boleh dikeluarkan oleh cip jam atau pemproses band dasar dengan lambat yang boleh diprogram, yang boleh mengembalikan fluktuasi lambat disebabkan oleh panjang laluan yang tidak sepadan antara ICs. Sebagai hasilnya, laluan data melalui cip berbilang dan LO berbilang boleh ditunda secara menentukan.

Figure 3: Multiple integrated transceivers boleh digunakan untuk meningkatkan bilangan saluran dalam sistem.

Penerima terpasang adalah tulang belakang radar tatasusunan bertindak Dengan menggunakan penerima terpasang sinkronik untuk meningkatkan bilangan saluran, peranti ini menjadi tulang belakang platform radar tatasusunan bertindak. Apabila digabungkan dengan fasa dan amplitud dijajarkan penghantaran dan menerima saluran, penggunaan pelbagai penerima terintegrasi boleh meningkatkan julat dinamik aras sistem, bunyi dan bunyi fasa.

Ciri-ciri DSP pada cip, seperti oscilator yang dikawal secara numerik (NCO) dan penukar-naik digital atau penukar-turun digital (DDC), kini menyokong penggunaan kaedah dekorelasi spurious aras sistem dalam satu IC2.

Dengan menggunakan pelbagai penerima terintegrasi untuk menggabungkan saluran penerima, densiti spektral bunyi aras sistem (NSD) dan prestasi yang menggerunkan diperbaiki. Gerakan ini meningkatkan julat dinamik sistem radar tatasusunan bertindak dengan mengurangkan bunyi latar belakang yang efektif sistem semasa menjaga semua fungsi saluran. Gambar 4 menunjukkan keputusan pengukuran aras-sistem yang diperoleh selepas mengintegrasikan hingga 8 saluran penerima terpisah dan meningkatkan bilangan bit dalam sistem tatasusunan bertindak. Perhatikan bahawa apabila meningkat dari satu saluran ke lapan saluran, NSD dan lantai bunyi yang dihitung (mewakili oleh garis merah dalam setiap angka) akan meningkat dengan 6 dB. Ini kerana, walaupun terdapat jumlah 8 saluran, hanya ada 4 LO yang berbeza dan tidak berkaitan (NLO = 4) diantara 4 penerima terintegrasi yang digunakan untuk mencipta 8 saluran ini. Oleh itu, peningkatan berikut telah dicapai:

Hasil yang diperoleh adalah sama dengan hasil percubaan yang diberikan oleh penerima terpisah. Selain itu, frekuensi imej berlebihan ditambah dengan cara yang tidak terhubung untuk mencapai peningkatan prestasi yang menggerunkan aras sistem. Bila bilangan saluran meningkat, prestasi akan diperbaiki lebih lanjut untuk mencapai sistem boleh skala.

Gambar 4: Penggunaan penerima terintegrasi ADRV9009 untuk mengintegrasikan saluran penerima boleh mengurangkan ketepatan spektral bunyi dan meningkatkan julat dinamik.

Figure 5: Apabila menggunakan LO dalaman, penyelesaian saluran pemindahan ADRV9009 berbilang boleh meningkatkan prestasi bunyi fasa aras sistem. Menyembuhkan LO luaran akan meningkatkan bunyi fasa awal bagi sub-array.

Ciri-ciri DSP terpasang (seperti NCO, pemindah fasa digital, dan DUC/DDC) membolehkan pelaksanaan pemindahan fasa band dasar dan pemindahan frekuensi dalam domain digital, yang pada gilirannya membolehkan pelaksanaan beam digital dalam pembentukan sistem radar array berasaskan transceiver terpasang berbilang saluran. Selepas mengintegrasikan fungsi berbilang ke dalam IC tunggal, sistem sekarang boleh guna penerima terintegrasi untuk mencapai ruang lattik antena dalam banyak aplikasi tatasusunan bertindak berkaitan. Menggunakan lebih banyak penerima untuk meningkatkan bilangan saluran biasanya boleh sempit sinar, tetapi akan menghasilkan sistem yang lebih besar. Namun, sekarang fungsi berbilang telah disintegrasikan ke dalam IC tunggal, nisbah sistem menjadi lebih besar masih lebih kecil daripada sebelumnya. Selepas menggunakan MATLAB ® untuk simulasi corak radiasi, Figur 6 menunjukkan bagaimana cahaya sempit apabila bilangan saluran meningkat dari 8 ke 1024, dan bagaimana amplitud lob teori menjadi lebih dalam. Titik sifar kuasa sebenar akan ditentukan dalam desain antena.

dalam kesimpulan Integrating multiple digital and analog functions in a single IC can realize a smaller phased array radar system. Sistem-sistem ini menyokong pelaksanaan pembentukan cahaya digital dan pembentukan cahaya hibrid, bergantung pada spesifikasi sistem. Ia telah dibuktikan bahawa peningkatan prestasi aras sistem boleh dicapai menggunakan ADI ADRV9009. Peranti terintegrasi ini membolehkan banyak sistem baru menggunakan perkakasan yang sama untuk menjalankan aplikasi berbilang.