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模拟线如何实现快速跳频

发布日期:2019-06-14 作者: 点击:

跳频描述了一种方法,其中通信系统为了其应用特定的目的而快速改变其工作频率。通信,雷达和电子战等应用使用跳频来避免干扰或检测,或检测隐形信号。这些系统可以更快地改变频率 - 或跳频 - 它们变得更加灵活,从而更容易避免干扰和检测。

传统的跳频使用模拟混频器和锁相环/压控振荡器,频率变化可能需要相当长的时间。随着射频(RF)采样变得越来越普遍,跳频已经转向基于数控振荡器(NCO)的跳频技术; 但是,跳频时间仍然受到慢速串行外设接口(SPI)和更新NCO所需的多寄存器写入的限制。图1显示了具有单个NCO的典型复杂数字混频器。

图1:具有单个NCO的复合混合器

图1:具有单个NCO的复合混合器

在这篇博文中,我将介绍一种技术,该技术可以使用具有多个NCO的架构实现更快的跳频

首先,让我们看看用一个NCO更新频率需要多长时间。图2显示了将发送器(Tx)NCO0从10 MHz重新编程为100 MHz所需的时间。黄色信号显示DAC A处于直接数字合成(DDS)模式,其中信号的频率是有效NCO频率。蓝色信号中的每个下降沿代表单个SPI写入的开始。更新发送器NCO频率需要七次SPI写操作。如您所见,将Tx NCO0的频率从10 MHz更新为100 MHz需要大约4.6μs,最大SPI时钟为40 MHz。

图2:在一个NCO中更新频率大约需要4.6μs

图2:在一个NCO中更新频率大约需要4。6μs


与重新编程一个NCO相比,可以使用多个频率灵活的NCO实现更快的跳频。当有多个NCO可用时,您可以通过SPI编程未在背景中选择不同频率的NCO,同时当前选定的NCO处于活动状态。在需要更改频率时,您只需要更改所选的NCO。

图3给出了使用TI的的这种方法的,每个接收器(Rx)在双频段模式下包含四个可用的NCO,在单频段模式下包含三个可用的NCO。Rx NCO0和Rx NCO1分别加载输入频谱中蓝色和红色频带的中心频率,而当前选择Rx NCO2来下变频输入频谱中的绿色频带。跳到不同颜色的频段只需要发送命令来选择已经编程的NCO到所需频段的频率,大大减少了跳跃时间。


图3:具有多个NCO的跳频示例

图3:具有多个NCO的跳频示例


改变NCO所需的时间比重新编程单个NCO所需的时间少得多。

图4显示了从编程为10 MHz的Tx NCO0切换到Tx NCO1所需的时间,Tx NCO1也被编程为10 MHz。黄色信号在DDS模式下显示DAC A,其中信号的频率是有效NCO频率。蓝色信号中的每个下降沿表示发送到器件的单个SPI写入的开始。需要一次SPI写操作来切换NCO,将跳时间从4。6μs减少到大约660 ns。


图4:从一个NCO切换到另一个NCO时的跳跃时间约为660 ns


接收器中,可以使用通用输入/输出(GPIO)来切换NCO,这样可以节省更多时间。虽然通过SPI切换NCO大约需要660 ns,但图5显示了使用GPIO从编程为100 MHz的Rx NCO切换到编程为10 MHz的NCO所需的时间。在时间t = 0时,触发GPIO引脚以切换NCO; 如您所见,从一个NCO切换到另一个NCO只需不到300 ns。



图5:通过GPIO进行Rx NCO切换;  在时间t = 0时,GPIO被触发,跳跃时间约为300ns

图5:通过GPIO进行Rx NCO切换; 在时间t = 0时,GPIO被触发,跳跃时间约为300ns

跳频系统中可用的更多NCO在执行快速跳频时实现更高的选择性。接收器数字下变频器(DDC)多路复用器是上的可选功能,它使用快速跳频技术实现多频段选择性。图6说明了DDC多路复用器功能的工作原理。

图6:DDC多路复用器功能图

图6:DDC多路复用器功能图


启用接收器DDC多路复用器功能后,瞬时带宽为1,200 MHz的单个模数转换器(ADC)将模拟输入频谱数字化,并将数字数据输出到同一Rx对中的两个多DDC模块。(ADC A和B代表第一个接收器对,ADC C和D代表第二个接收器对)。关闭配对中未使用的ADC可以节省电量。在双DDC模式下使用此功能,其中两个DDC在每个ADC中都处于活动状态,显示了跳频时接收器的选择性

 

在双频模式,其中每个ADC可以选择性一次发送两个频带到数字处理器,被配置。ADC A对包含多色200 MHz宽带的整个输入频谱进行采样。然后,ADC A输出端的数字化频谱被路由到ADC A和ADC B的多DDC输入,而ADC B关闭以节省功耗。然后将每个多DDC混频器内的每个接收机NCO编程到频谱内不同频带的中心频率。每个接收器NCO的颜色识别将在输入频谱内选择哪个频带。总的来说,内的每个ADC对可以多达四个频段(八个频段中的一个)而不更新接收机NCO频率。

如果您已准备好进行快速跳频,请查看。这些四通道和双通道RF采样收发器可以将输入频率直接采样到C波段,而无需额外的频率转换级。

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关键词:电路板,线路板,PCB板

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