低级双波束组成 DAC 使智能微波天线更进一步

01 实施摘要

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向导射频能量越来越成为一项关键的低级无线电

08 试验波束组成零星——通讯以及接口

Andromeda 片上零星(SoC)软件经由串行外设接口(SPI)与一对于宽带 DAC 通讯 。后端软件也可能经由 HSSL 链接碰头通用输入/ 输入(GPIO)引脚 。双波束组使智这提供了 FPGA 以及其余外设之间的波天直接数据通讯。主时钟提供 DAC 的线更采样时钟以及 DSP 时钟。SoC 提供所有 紧张的进步同步信号 。与电路板的低级通讯是经当时端软件妨碍的，后端软件提供了一个运用挨次接口来处置命令以及参数，双波束组使智将它们转换为 电路板以及配置装备部署特定的波天配置装备部署 。

09 特意的线更 DAC 波束组成特色

EV12DD700 双 DAC 搜罗重大的数字上变频器(DUC)以及直接数字采样(DDS)功能。DUC 实现的进步信号处置道路搜罗：

■ 4 x 插值关键 (x1, x4, x8 以及 x16) 

■ 波束组成的 1x 增益以及延迟关键 

■ 1x SINC 抵偿 

■ 跳频表

跳频
、增益以及相位 、低级插值滤波以及 SINC 抵偿模块都是双波束组使智经由 SPI 操作的。

重大数值振荡器(NCO)具备 32 位频率分说率。波天该模块还提供直接数字分解(DDS)方式，线更发生不断波或者啁啾方式——两者都 是进步用户可抉择的。波束组成操作搜罗-8.5 到 7.5 采样的可编程延迟级，7 位分数延迟分说率以及±12.5%规模的可编程增益 级 ，10 位分说率。为了抵偿发生的输入脉冲形态
，反 SINC 滤波器提供了两个可编程系数。

图8DAC 插值以及上变频功能

这款 DAC 的 25GHz 的带宽会发生很高的数据吞吐 率  。这款 DAC 装备了上变频以及可调插值功能 ，以 缓解这种潜在的数据瓶颈 。用户可能运用三个阶段 的插值。经由上采样以及数字滤波，每一个阶段的数据 采样率可能加倍
。接管四级法罗滤波器 ，确保滤波 器延迟与上变频各级的插值系数相立室。插值器的 复合传递函数如图 9 所示。图 9 的下半部份展现了 通带特色的扩展。

图 970dB 插值滤波(x4,x8andx16) 以及扩展通带

输入信号由数字方式文件指定给 DAC。这些文件搜罗每一个样本的信号幅度数据 。由于两个通道的波形方式是相同的，数据 惟独要传输到一其中间，传输数据吞吐量减半。还要留意的是，重大的测试波形(正弦波 、方波或者三角波)可能经由指定频 率 、幅度以及其余信号参数的 DDS 模块直接在板载 DAC 入地生 。

10 实际的波束组成操作

在零星启动以及同步后，每一个 DAC 豫备经由串行数据通道(HSSL)接管数字数据
。在波束组成方式下，中间 B 的数据被送到 两其中间
。运用波束组成的根基要求是插值电平的抉择。如允许停用一些串行通道
。这颇为实用
，由于停用数据通道削减 了零星的能量破费。

DAC 的配置装备部署是经由 SPI 寄存器建树的
。每一个 DAC 中间的信号幅度以及延迟配置寄存器有四个本来，应承存储四个径自的信 号配置装备部署文件。当使能时 ，这些预加载的“地域”可能经由触发使命在 DAC 中快捷切换，实现快捷波束跳变。地域之间的切换 既可能是相位不断的 ，也可能是相位不不断的。

板载数控振荡器(NCO)可实现数字上变频。NCO 天生正弦波函数
。为此，NCO 运用了查找表以及 CORDIC(坐标旋转数字计 算机)算法的组合。对于每一个时钟信号，都将一个设定的相位值削减到片上相位累加器中。高位直接来自查找表，低位则来 源于 CORDIC。这样，DAC 提供了中间数字功能来操作射频域的波束转向。

11 试验服从

该图展现了初始模拟以及测试服从之间的比力 。主波束宽度为 26 度，旁瓣衰减为-13 dB 。丈量的旁瓣定位以及信号零点与仿真 服从适宜精采 。在高角度审核到的信号噪声特意值患上留意 ，这是由反射引起的。

图 10初始测试数据（红色）以及模拟（蓝色）的比力

咱们对于振幅衰减妨碍了评估 。试验服从表明，可能进一步实现-3 dB 的旁瓣衰减
 ，如图 11 所示
 ：

图 11 由逐渐衰增发生的3 dB 旁瓣抑制

12 论断

该名目的明，EV12DD700 提供了用于实现一个重大的平面微带天线的射频波束转向的所有需要的操作功能。该名目会集于模拟一个重大的四元微带阵列的预期功能并建树一个数字操作零星。该名目的实际实现运用了 Teledyne e2v 的EV12DD700 双 25GHz DAC——一款可提供全套可编程波束构乐成用的器件 。

射频丈量有助于判断模子功能以及丈量功能之间的差距 。试验泛起了多少个改善的方面 。总体而言 ，实际以及实际服从适宜精采 。逐渐衰减的旁瓣下场很好。此外 ，DAC 的相位以及信号幅度操作的粒度黑白常事实的
。测试时需子细立室电缆长度
，以确保跨通道的关键信号相位立室 。DAC 的嵌入式相位操作在这里也有辅助 。

一个值患上留意的零星优势来自 DAC 的同步链 。这个试验尽管惟独两个器件同步，但菊花链的优势患上到了短缺的展现。毫无疑难 ，这将在未来的大型阵列部署中愈加有目共睹
。

最后值患上夸张的是 ，这款 DAC 具备 25 GHz 带宽以及 12 Gsps 采样率 ，在 2RF 方式下很简略将实用的 RF 功率投射到 Ka 频段。芯片上的数字波束构乐成用在这样的频率上同样适用。这些功能标志着微波射频软件化以及智能宽带微波天线时期的到来。

参考文献：

● Performanz von integriertem und kombiniertem Beamforming mittels Digital-Analog-Umsetzern by Jan Raab -Performance of integrated and combined beamforming using digital-to-analog converters by Jan Raab, 22/9/22 incollaboration with FraunhoferIIS,Erlangen, Germany.

● EV12DD700 Dual channel Ka-band capable 12 GSps DAC Datasheet

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