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多層電路板

模擬線如何實現快速跳頻

發布日期:2019-06-14 作者: 點擊:

跳頻描述了一種方法,其中通信系統為了其應用特定的目的而快速改變其工作頻率。通信,雷達和電子戰等應用使用跳頻來避免干擾或檢測,或檢測隱形信號。這些系統可以更快地改變頻率 - 或跳頻 - 它們變得更加靈活,從而更容易避免干擾和檢測。

傳統的跳頻使用模擬混頻器和鎖相環/壓控振蕩器,頻率變化可能需要相當長的時間。隨著射頻(RF)采樣變得越來越普遍,跳頻已經轉向基于數控振蕩器(NCO)的跳頻技術; 但是,跳頻時間仍然受到慢速串行外設接口(SPI)和更新NCO所需的多寄存器寫入的限制。圖1顯示了具有單個NCO的典型復雜數字混頻器。

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圖1:具有單個NCO的復合混合器

在這篇博文中,我將介紹一種技術,該技術可以使用具有多個NCO的架構實現更快的跳頻

首先,讓我們看看用一個NCO更新頻率需要多長時間。圖2顯示了將發送器(Tx)NCO0從10 MHz重新編程為100 MHz所需的時間。黃色信號顯示DAC A處于直接數字合成(DDS)模式,其中信號的頻率是有效NCO頻率。藍色信號中的每個下降沿代表單個SPI寫入的開始。更新發送器NCO頻率需要七次SPI寫操作。如您所見,將Tx NCO0的頻率從10 MHz更新為100 MHz需要大約4。6μs,最大SPI時鐘為40 MHz。

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圖2:在一個NCO中更新頻率大約需要4.6μs


與重新編程一個NCO相比,可以使用多個頻率靈活的NCO實現更快的跳頻。當有多個NCO可用時,您可以通過SPI編程未在背景中選擇不同頻率的NCO,同時當前選定的NCO處于活動狀態。在需要更改頻率時,您只需要更改所選的NCO。

圖3給出了使用TI的的這種方法的,每個接收器(Rx)在雙頻段模式下包含四個可用的NCO,在單頻段模式下包含三個可用的NCO。Rx NCO0和Rx NCO1分別加載輸入頻譜中藍色和紅色頻帶的中心頻率,而當前選擇Rx NCO2來下變頻輸入頻譜中的綠色頻帶。跳到不同顏色的頻段只需要發送命令來選擇已經編程的NCO到所需頻段的頻率,大大減少了跳躍時間。


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圖3:具有多個NCO的跳頻示例


改變NCO所需的時間比重新編程單個NCO所需的時間少得多。

圖4顯示了從編程為10 MHz的Tx NCO0切換到Tx NCO1所需的時間,Tx NCO1也被編程為10 MHz。黃色信號在DDS模式下顯示DAC A,其中信號的頻率是有效NCO頻率。藍色信號中的每個下降沿表示發送到器件的單個SPI寫入的開始。需要一次SPI寫操作來切換NCO,將跳時間從4.6μs減少到大約660 ns。


圖4:從一個NCO切換到另一個NCO時的跳躍時間約為660 ns


接收器中,可以使用通用輸入/輸出(GPIO)來切換NCO,這樣可以節省更多時間。雖然通過SPI切換NCO大約需要660 ns,但圖5顯示了使用GPIO從編程為100 MHz的Rx NCO切換到編程為10 MHz的NCO所需的時間。在時間t = 0時,觸發GPIO引腳以切換NCO; 如您所見,從一個NCO切換到另一個NCO只需不到300 ns。



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圖5:通過GPIO進行Rx NCO切換; 在時間t = 0時,GPIO被觸發,跳躍時間約為300ns

跳頻系統中可用的更多NCO在執行快速跳頻時實現更高的選擇性。接收器數字下變頻器(DDC)多路復用器是上的可選功能,它使用快速跳頻技術實現多頻段選擇性。圖6說明了DDC多路復用器功能的工作原理。

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圖6:DDC多路復用器功能圖


啟用接收器DDC多路復用器功能后,瞬時帶寬為1,200 MHz的單個模數轉換器(ADC)將模擬輸入頻譜數字化,并將數字數據輸出到同一Rx對中的兩個多DDC模塊。(ADC A和B代表第一個接收器對,ADC C和D代表第二個接收器對)。關閉配對中未使用的ADC可以節省電量。在雙DDC模式下使用此功能,其中兩個DDC在每個ADC中都處于活動狀態,顯示了跳頻時接收器的選擇性。

 

在雙頻模式,其中每個ADC可以選擇性一次發送兩個頻帶到數字處理器,被配置。ADC A對包含多色200 MHz寬帶的整個輸入頻譜進行采樣。然后,ADC A輸出端的數字化頻譜被路由到ADC A和ADC B的多DDC輸入,而ADC B關閉以節省功耗。然后將每個多DDC混頻器內的每個接收機NCO編程到頻譜內不同頻帶的中心頻率。每個接收器NCO的顏色識別將在輸入頻譜內選擇哪個頻帶。總的來說,內的每個ADC對可以多達四個頻段(八個頻段中的一個)而不更新接收機NCO頻率。

如果您已準備好進行快速跳頻,請查看。這些四通道和雙通道RF采樣收發器可以將輸入頻率直接采樣到C波段,而無需額外的頻率轉換級。

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關鍵詞:電路板,線路板,PCB板

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