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在大型數(shù)字波束合成天線中，人們非常希望通過組合來自分布式波形發(fā)生器和接收器的信號這一波束合成過程改善動態(tài)范圍。如果關(guān)聯(lián)誤差項不相關(guān)，則可以在噪聲和雜散性能方面使動態(tài)范圍提升10logN。這里的N是波形發(fā)生器或接收器通道的數(shù)量。噪聲在本質(zhì)上是一個非常隨機的過程，因此非常適合跟蹤相關(guān)和不相關(guān)的噪聲源。然而，雜散信號的存在增加了強制雜散去相關(guān)的難度。因此，可以強制雜散信號去相關(guān)的任何設(shè)計方法對相控陣系統(tǒng)架構(gòu)都是有價值的。
在本文中，我們將回顧以前發(fā)布的技術(shù)，這些技術(shù)通過偏移LO頻率并以數(shù)字方式補償此偏移，強制雜散信號去相關(guān)。然后，我們將展示ADI公司的最新收發(fā)器產(chǎn)品， ADRV9009，說明其集成的特性如何實現(xiàn)這一功能。然后，我們以測量數(shù)據(jù)結(jié)束全文，證明這種技術(shù)的效果。
已知雜散去相關(guān)方法
在相控陣中，用于強制雜散去相關(guān)的各種方法問世已有些時日。已知的第一份文獻1可以追溯到2002年，該文描述了用于確保接收器雜散不相關(guān)的一種通用方法。在這種方法中，先以已知方式，，修改從接收器到接收器的信號。然后，接收器的非線性分量使信號失真。在接收器輸出端，將剛才在接收器中引入的修改反轉(zhuǎn)。目標(biāo)信號變得相干或相關(guān)，但不會恢復(fù)失真項。在測試中實現(xiàn)的修改方法是將每個本振(LO)頻率合成器設(shè)置為不同的頻率，然后在數(shù)字處理過程中以數(shù)字方式調(diào)諧數(shù)控振蕩器(NCO)，以校正修改。
圖1所示為ADI公司收發(fā)器ADRV9009的功能框圖。
圖1. ADRV9009功能框圖。 每個波形發(fā)生器或接收器都是用直接變頻架構(gòu)實現(xiàn)的。Daniel Rabinkin的文章《前端非線性失真與陣列波形合成》詳細地討論 了各種直接變頻架構(gòu)。4 LO頻率可以獨立編程到各IC上。數(shù)字處理部分包括數(shù)字上/下變頻，其NCO也可跨IC獨立編程。Peter Delos的文章《寬帶射頻接收器架構(gòu)的選項》對數(shù)字下變頻進行了進一步的描述。
接下來，我們將展示一種方法，可以用于在多個收發(fā)器上強制雜散去相關(guān)。首先，通過編程板載鎖相環(huán)(PLL)偏移LO的頻率。然后，設(shè)置NCO的頻率，以數(shù)字化補償施加的LO頻率偏移。通過調(diào)整收發(fā)器IC內(nèi)部的兩個特性，進出收發(fā)器的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不必在頻率上偏移，整個頻率轉(zhuǎn)換和寄生去相關(guān)功能都內(nèi)置在收發(fā)器IC中。
圖2所示為具有代表性的波形發(fā)生器陣列功能框圖。我們將詳細描述波形發(fā)生器的方法，展示波形發(fā)生器的數(shù)據(jù)，但該方法同樣適用于任何接收器陣列。
圖2. 通過編程波形發(fā)生器陣列的LO和NCO頻率，強制雜散去相關(guān)。 為了從頻率角度說明概念，圖3展示了一個帶有來自直接變頻架構(gòu)的兩個發(fā)送信號的示例。在這些示例中，射頻位于LO的高端。在直接變頻架構(gòu)中，鏡像頻率和三次諧波出現(xiàn)在LO的相對側(cè)，并顯示在LO頻率下方。當(dāng)將不同通道的LO頻率設(shè)置為相同的頻率時，雜散頻率也處于相同的頻率，如圖3a所示。圖3b所示為LO2的設(shè)置頻率高于LO1的情況。數(shù)字NCO同等地偏移，使RF信號實現(xiàn)相干增益。鏡像和三次諧波失真積處于不同的頻率，因此不相關(guān)。圖3c所示為與圖3b相同的配置，只是RF載波添加了調(diào)制。
