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射频采样技术的应用
发布时间:2018-8-8  作者:蔡洪伟  来源:《中国高新科技》杂志社  浏览量:1019
摘要:射频采样技术是现代通信技术发展过程中需要运用的重要技术形态。在射频采样技术的具体应用过程中实现对航空电子系统及其相关技术的结合,对于支持和保障我国现代通信技术的良好稳定有序发展,以及综合性经济收益获取状态的不断改善优化具备重要意义,本文围绕射频采样技术的应用,择取三个具体方面展开了简要的论述分析。 关键词:射频采样技术;航空电子系统;应用;探讨分析

所谓射频(Radio Frequency,RF),是可以指向开放空间进行辐射利用的电磁频率,其频率参数的设置范围通常介于300.00KHz-300.00GHz之间,从基础性理论分析的角度展开阐释,射频技术通常称作RF电波,其实质就是一种具备高频交流变化特征的电磁波,具备广泛且充分的实际应用普及价值。

1 射频采样技术发展过程

最近几年以来,伴随着现代移动通信应用技术和移动互联网信息传输与处理技术的持续发展与成熟,网络通信服务活动组织开展过程中的质量获取状态,以及开放空间中网络信号的覆盖波及率逐步成为了现阶段我国各独立设置的移动通信服务运营商,以及互联网连接服务运营商在参与真实市场环境竞争活动中需要关注的主要指标。在现有的技术发展背景之下,移动通信服务和移动互联网服务活动组织开展过程中基站技术空间的RRU单元中射频技术部分的技术发展流程主要面对两大基本实践方向。

其一,主要被安装应用于微站技术空间之中的具备高集成性技术特点的SOC芯片,在这一类型的技术应用空间之中,单芯片技术组件借由对零中频技术形态的结合运用,通过集成运用发射链路技术结构、接收链路技术结构,以及DPD反馈链路技术结构,有效且充分地解决和处置现实通信服务市场环境之中对微站技术空间内部相关技术应用组件的小型化和低功耗的技术应用发展要求,且该种技术产品类型在接受渐进性改良优化条件下,逐步被推广运用于宏基站技术场景。

其二,主要在宏基站技术空间中安装运用的射频采样芯片技术组件,其主要的技术功能,在于实现了对现有网络通信技术系统的带宽扩展提升要求,该种产品现阶段已经实现了在现有通信市场环境之中的广泛推广运用。遵照现有的基础性技术研究报告分析资料,在超宽带基站技术空间、模拟数字化基站技术空间、小型化基站技术空间及5G移动通信系统基站技术应用空间的发展演化过程中,射频采样技术的引入,本身能够创立并且提供一种具备充分方向性应用价值的技术方案。

在早期历史阶段建设发展形成的通讯基站技术空间之中,RRU组件产品在具体化的技术应用过程中支持的是具备单一特点的通信信号应用频段,在不同技术类型的通讯制式之间配置单载波信号,且在实际建设和执行的通信协议之中针对独立载波之间的间隔问题给出了明确且系统的规定和阐述。

最近几年以来,伴随着现有移动通信应用网络技术体系之中实际接入的用户数量规模的持续剧烈增加,以及数据信息服务业务活动支持性要求的不断增加,不同制式技术形态之间的混模多载波应用形式已经逐步演化成为开展相关技术设计活动过程中的重点环节,为在不增加基站技术空间的设备安装配置数量条件下实现预先设定的技术控制目标,应当借由拓宽基站技术空间内部现有技术设备的输出带宽,逐步增加每条输出通道中实际输出的载波数量,继而有效增加和提升技术空间中的用户支持率指标测算结果。

2 射频采样技术的基础概述

在现代移动通信技术和移动网络技术的综合性技术发展体系之中,射频采样技术基站技术空间内部系统中的应用,主要体现在发射链路技术结构部分和接收链路技术结构部分。

从具体的技术活动组织开展过程的角度展开阐释,采样时钟技术组件的选取对于射频采样技术在实际应用过程中的综合效能获取状态有深刻影响。在开展具体采样时钟技术组件的选取和安装配置工作环节过程中,要优先保障和控制采样镜频技术信号能够实现与主信号之间在空间层面的充分彼此分离,继而有效降低实际完成的信号采集获取环节对信号选择滤波器技术组件运行过程中的抑制性要求,在具体开展采样时钟技术组件的选取和安装配置工作环节过程中,要切实控制和规避时钟技术组件在具体应用过程中发生多次谐波技术的现象,规避射频信号遭遇混频信号的影响干预,要最大限度地控制和规避相关技术信号在采样折叠技术环节结束后,进入到射频传输通道所在的奈奎斯特区域之中形成干扰信号,影响射频输出过程中的杂散技术指标,而对于在实际测量作业环节过程中无法遭遇的干扰信号,应当根据相关技术组件技术运行状态的查看和确认,支持和保障实际输出的技术信号能够充分满足设备系统内部的杂散技术要求。

对于来源于不同公司的射频采样技术产品而言,时钟在芯片技术组件之中存在的技术性设计差异,通常会在诱导实际获取的技术性干扰信号的基础性组成成分和大小层面展现出显著的差异特点,因此在实际开展芯片技术组件的选取工作环节过程中,应当针对性地完成相关的设计和选取工作环节。

在现有的技术发展背景之下,实际安装运用的发射射频采样芯片技术组件通常可以被划分为单通道形式和双通道形式,在单通道形式技术性元器件安装运用条件下,能够支持和保障处在相同的通讯频段条件下的不同制式之间实现混模应用,同时还能够支持和保障处于不同的通讯频段条件之下的制式实现混模应用,确保处在不同频段条件之下的所有信号总带宽的最大测算数值为系统内部目前安装配置的技术器件能够支持的最大信号带宽;对于系统内部实践安装配置的双通道芯片及相关技术组件而言,其本身就可以在具体的技术应用过程中有效实现带宽扩充功能,也就是能够将射频采样芯片技术组件中两个独立通道中报告的所有数字部分处理成两组彼此不同的基带信号,继而在芯片技术组件内部完成合路处理基础上变频输出,上述技术处理方式在完全相同的数据速率条件下,确保了最终输出射频技术信号在带宽指标层面刚好达到单通道技术模式最终输出的射频信号带宽的两倍。

从时间性发展演化脉络的角度展开阐释分析,射频采样技术在接收链路结构层面的实际应用相较发射链路结构层面要稍晚一些,对于具体配置运用的接收链路技术结构而言,其在具体执行射频采样技术方案过程中需要寻求和满足的技术方案在链路增益层面不像传统技术方案那般苛刻,因此实际安装配置的链路结构之中实际安装配置的技术器件在数量规模层面相对减少,基础技术架构相对简单;由于链路技术结构之中减少了对混频器技术组件的安装和配置,因此确保实际运用的信号传输通路之中有效控制和避免了镜频干扰信号和半中频干扰信号等杂散信号的影响和干预,因而可以较为有效地节省和规避对链路滤波器技术组件的设计和引入;尤其是对于GSM的800KHz参数设置状态而言,其本身的阻塞技术指标对时钟组件的相噪提出了较高的要求,在现有的技术发展背景之下很难找到能够完全满足相关技术要求的元器件。

3 射频采样在航空电子系统等方面的具体应用和前景

航空电子系统是现代化军用飞机的重要组成部分,包括通信、导航、识别和数据链等功能,是军用飞机信息获取能力的基础,是提高军用飞机作战适用性的技术平台。近几十年以来,各个国家对军用飞机性能的改进已经不再是满足于气动力学性能、发动机性能的改进,而是更多地着眼于将航空电子系统由分离向综合化发展,在单个信道模块上实现多种功能的重构,进一步压缩设备体积和重量,提高系统可靠性。

随着航空电子系统综合化的迫切需求,对硬件设备的小型化提出了新的要求。首先是天线和射频通道的综合化问题。各功能的天线和射频通道需要根据各自特点进行融合设计,多个工作频段相近的功能共享射频通道,尤其是射频接收通道。为了优化设计,共享通道往往需要采用射频宽带采样的方案,精简掉射频通道传统的变频等相关电路。

为满足射频宽带采样及各功能处理的需求,对ADC的采样速率和分辨率提出了高要求。新一代Gsps射频采样ADC在保证采样速率和分辨率性能的同时,集成了多种数字处理功能,能快速进行大量数字运算。以ADI公司的AD9680(14bit、1Gsps、2GHz输入带宽、双通道)为例,它是一款新型射频采样ADC,全速率时SFDR为80dBFS,SNR为60.5dBFS,有效位在985MHz输入时达到了9.8bit,保证了航空电子系统综合化对采样及动态的要求。内置的4个数字下变频器部分替代了传统模拟变频的相关硬件,完成滤波并降低了输出数据速率,而其灵活的JESD204B通道配置也降低了布线难度和串扰风险,减轻了后端处理器(如FPGA)的负担。

简化的模拟前端(如低噪放+抗混叠滤波)进行信号调理,高速、高分辨率、宽带的射频采样ADC完成繁重的信号预处理,后端处理器实现航空电子系统多种功能的综合化处理,是一套可扩展、可重构、软件化的平台,大大简化了硬件设计,减小了体积和重量,提高了可靠性。随着技术进步,硬件性能的进一步提升,射频采样将在航空电子系统综合化中扮演更加重要的角色,并可广泛应用于各类无线通信、电子战、无线电测量和遥测遥控等系统中,提供高度集成化、灵活配置的解决方案。

4 结束语

针对射频采样技术的应用论题,本文择取射频采样技术发展过程、射频采样技术发展过程中的基础背景,以及射频采样在航空电子系统等方面的具体应用和前景三个方面展开了简要的论述分析,旨在为相关领域的基础研究人员,构筑和提供经验性参考借鉴支持条件。在与航空电子相关技术相互结合背景之下积极探索和挖掘射频采样技术的广泛且充足的实际应用空间,对于支持和确保我国现代通信网络技术事业的繁荣有序发展具备重要意义。

 

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收稿日期:2018-05-28

作者简介:蔡洪伟(1986-),男,四川彭州人,四川九洲电器集团有限责任公司工程师,研究方向:数字信号处理。


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