下一代軍事通信挑戰(zhàn)

自越南戰(zhàn)爭以來，軍事通信（MILCOM）一直是部署士兵的支柱。雖然這些單元幾十年來已經(jīng)證明了它們的能力和安全性，但下一代MILCOM平臺將需要利用已經(jīng)開發(fā)的更現(xiàn)代的通信技術(shù)來支持手機和Wi-Fi等商業(yè)平臺。MILCOM系統(tǒng)通常是手持式設(shè)備（對講機），帶有一鍵通（PTT）按鈕，用戶可以在需要中繼語音消息時按下該按鈕。未按下 PTT 按鈕時，可以從另一個對講機接收傳入的語音郵件。在兩個無線電之間傳遞的語音信息經(jīng)過調(diào)制、加密、放大，并在兩名士兵之間無線傳輸。這些MILCOM對講機與商用手機或通信系統(tǒng)之間存在許多差異，表1中僅顯示了其中的一些差異。

下一代MILCOM平臺面臨的挑戰(zhàn)是保持這些關(guān)鍵差異中的幾個，同時縮小軍事和商業(yè)通信系統(tǒng)之間的一些差距。這些MILCOM平臺將需要通過添加數(shù)據(jù)和文本功能來改變純語音系統(tǒng)。這將能夠向戰(zhàn)場上的士兵提供地圖、圖像和視頻等數(shù)據(jù)。挑戰(zhàn)在于，更寬的帶寬給無線電平臺帶來了挑戰(zhàn)，主要是尺寸、重量和功率（SWaP）。MILCOM平臺使用的傳統(tǒng)射頻（RF）信號鏈不會在不消耗更多功率的情況下擴展到更寬的帶寬和數(shù)字調(diào)制方案，并且它們會增加尺寸和重量。SWaP的這種增長對士兵來說是不可接受的，他們需要一個更小，更強大的無線電，可以用最小的電池電量為長時間的任務(wù)供電。因此，下一代MILCOM平臺將需要新的RF信號鏈架構(gòu)。

小尺寸無線電設(shè)計的一個革命是集成射頻收發(fā)器。集成收發(fā)器通過以多種方式重新分區(qū)無線電來減小尺寸和功耗。首先，RF和nalog器件可以轉(zhuǎn)移到數(shù)字域，例如RF濾波器成為數(shù)字濾波器。這些模塊的數(shù)字實現(xiàn)比RF模塊更高效，可編程性更強。其次，分立RF信號鏈通常是外差架構(gòu)，需要多層頻率轉(zhuǎn)換、濾波、放大和數(shù)字采樣。集成收發(fā)器可以使用零中頻（ZIF）架構(gòu)，從而大大減少信號鏈中所需的組件，特別是所需的濾波和放大級。移除這些級可減小尺寸和功耗。最后，ZIF架構(gòu)可以更有效地利用數(shù)字轉(zhuǎn)換器，在寬帶系統(tǒng)中，數(shù)字轉(zhuǎn)換器會降低整體功耗。雖然商業(yè)平臺在過去十年中已經(jīng)能夠利用ZIF收發(fā)器，但具有MILCOM適用功能的第一批產(chǎn)品直到最近幾年才上市?？捎糜贛ILCOM系統(tǒng)的最新收發(fā)器是ADRV9009，如圖1所示。

圖1.ADRV9009功能框圖

ADRV9009是一款CMOS收發(fā)器，具有多種MILCOM相關(guān)特性。首先，該器件是本機時間雙工器件 （TDD），這是 PTT 架構(gòu)的典型工作方式，與器件中有兩個本地振蕩器 （LO） 相比，這可節(jié)省功耗。其次，集成LO支持收發(fā)器中的本地跳頻，無論是從頻率產(chǎn)生的角度來看，還是從校準(zhǔn)的角度來看。第三，ADRV9009的可用帶寬可在20 MHz至200 MHz之間編程，支持一系列寬帶寬工作模式。第四，ADRV9009是一款與波形無關(guān)的收發(fā)器，這意味著它可以將RF傳送到位，對使用的波形沒有限制。這使得ADRV9009既能實現(xiàn)目前可用的波形，又能實現(xiàn)未來可能開發(fā)的波形。最后，ADRV9009在收發(fā)器中集成了多個輔助功能。自動增益控制（AGC）對于優(yōu)化接收器動態(tài)范圍至關(guān)重要，ADRV9009具有一個范圍為30 dB的內(nèi)部AGC環(huán)路。溫度傳感器、控制轉(zhuǎn)換器和通用輸出 （GPO） 也集成在器件中，從而節(jié)省了無線電系統(tǒng)的空間。

國防通信系統(tǒng)現(xiàn)代化是一項挑戰(zhàn)，需要跨一系列工程學(xué)科進行創(chuàng)新。然而，對于無線電電路的骨干網(wǎng)，集成收發(fā)器在提供單芯片解決方案方面取得了長足的進步，這些解決方案將集成大部分接收器和發(fā)射器信號鏈，同時保持跳頻、AGC 和升級到未來波形的能力等功能。將這些收發(fā)器作為無線電的核心模塊，將使下一代MILCOM無線電系統(tǒng)成為可能。

審核編輯：郭婷