K波段直接数字化的高级宽带采样方案 ——扩展射频可能性的边界

模拟技术 时间:2020-01-15来源:电子产品世界

引言

在当今这个数字内容、互联网用户和物联网设备大爆炸的世界,人们对扩展通信网络能力的需求越来越高。为了满足这种需要,Teledyne e2v一直探索数字微波采样 的前沿技术,最近已在实验套件上成功验证。它可支持K波段的直接数字下变频。这是今年的早些时候在ESA MTT workshop提出的使用EV12DS480宽带DAC实现 直接K波段综合的工作的后续进展,在技术论文1和最近 的网络研讨会2上有进一步的描述。

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项目目的

这个项目的目标是实现24GHz的模拟前端,支持微波K 波段(即频率范围18到27GHz)信号能量的直接数字化。目标的无杂散动态范围(SFDR)优于50 dBc。

微波前端板(FEB)的开发和两个现有的GHz的高速器件相关,这两个器件由Teledyne Scientific和Teledyne e2v分别开发。测试实验运行在高性能FEB上,整合了12位宽带数据转换器EV12AQ600和超高频双路追踪保 持放大器(THA)RTH120。

前者的采样率高达6.4 Gsps,全功率输入信号带宽高达 6.5 GHz。而追踪保持器的带宽高达24 GHz,并且拥有 优异的线性度性能。因此,通过应用奈奎斯特定理并选 择合适的采样频率,这套设备可直接从K波段下变频到 基带,从而使ADC直接采集有用的信号,无需额外的下变频电路。这一方案的指导原则是用途广泛的软件定义 微波接收器,它提高了射频系统设计的敏捷度,同时 简化了射频信号采集系统的设计,并潜在地降低了功 耗。另外,我们也希望通过这个项目,在未来确实降 低实际应用的功耗。

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这篇文档描述了研究的状态和最新的发现,并提出了 需改进的部分。 

我们将进行的一系列测试的目的是找出当今K波段(18到 27GHz)直接下变频技术的不足。从下列初始的无杂散 动态范围测试中可以发现三个问题: 

输入信号功率对THA性能的影响 

当工作在高奈奎斯特域时,低频校准对ADC交织性能的 影响 

在高奈奎斯特域采样时,ADC内部积分非线性(INL)错 误的影响 

最后,Teledyne e2v希望这个项目得出的结论对下一代 K波段产品的设计有一些指导意义。 

项目开始 

前端板(FEB)的基本框图如图1所示。FEB被设计成 包含宽带ADC和用作输入级的THA。仔细观察图2的 FEB,会发现它包含了一些额外的支持器件,包括一个 功分器、一个移相器和一些巴伦。板子还提供了两路独 立的输入:一路绕过RTH120,优化第一和第二奈奎斯特 域采样高达6GHz的性能(图中未画出);另一路用于6 到24GHz的宽带操作。在项目开始时,RTH120还是一 款正在经历优化的试生产产品。 这个实验系统初始的ADC默认配置如下: 

输入带宽 (6.5 GHz) 

一通道模式,所有四个核心交织成最大采样率(例如 6.4Gsps) 

采样频率设置成5Gsps 

交织校准按照数据手册中标准默认的设置配置,在下文 中都称之为CalSet0 

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图1-FEB测试评估设备和关键器件

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图2-载板上的FEB初始样机的照片

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关键词: Teledyne ESA

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