【導讀】相控陣雷達和有源電子掃描陣列（AESA）yijingzaihangkonghangtianheguofangshichangzhongshiyonghebushuleshiduonian。zheyishiqizhuyaocongmoniboshuchengxingxitongkaishi

，bingbuduanqianyidaogenggaoshuipingdeshuziboshuchengxing。xitonggongchengmubiaobuduanxuyaojiejinyuansudeshuziboshuchengxingshixian，yishixiandelinghuoxinghekebianchengxing。

相控陣雷達和有源電子掃描陣列（AESA）yijingzaihangkonghangtianheguofangshichangzhongshiyonghebushuleshiduonian。zheyishiqizhuyaocongmoniboshuchengxingxitongkaishi
，bingbuduanqianyidaogenggaoshuipingdeshuziboshuchengxing。xitonggongchengmubiaobuduanxuyaojiejinyuansudeshuziboshuchengxingshixian，yishixiandelinghuoxinghekebianchengxing。

遷移到近元素數字波束成形存在許多挑戰。挑戰範圍包括校準
、數字控製、時鍾分配、LO
、電源
、處理數據量以及電子設備的物理尺寸限製。無線行業RF IC的大量進步繼續使RF設計具有更高集成度的能力，現在每個元件數字波束成形陣列的實際實現正在成為現實。

在本文中，我們將重點介紹電子產品的物理尺寸要求。討論了物理尺寸要求與工作頻率的關係
，並回顧了實際的實現方法。

天線元件間距與頻率的關係

首先
，將天線元件間距視為頻率的函數。為了避免光柵瓣
，需要λ/2或更小的元件間距

，其中λ是工作頻率波長。

極化多樣性也正在成為理想的係統目標。此功能提供了對各種天線極化進行編程的能力，包括水平、垂chui直zhi或huo左zuo右you手shou圓yuan極ji化hua。實shi現xian此ci功gong能neng的de天tian線xian元yuan件jian實shi現xian是shi具ju有you兩liang個ge端duan口kou的de輻fu射she元yuan件jian，其qi中zhong每mei個ge端duan口kou都dou以yi正zheng交jiao極ji化hua輻fu射she。通tong過guo控kong製zhi每mei個ge端duan口kou的de相xiang對dui相xiang位wei和he幅fu度du，可ke以yi產chan生sheng不bu同tong的de極ji化hua。雖sui然ran對dui係xi統tong來lai說shuo是shi一yi個ge顯xian著zhe的de好hao處chu，但dan不bu幸xing的de是shi

，此ci功gong能neng使shi所suo需xu的de天tian線xian端duan口kou數shu量liang增zeng加jia了le一yi倍bei
，並bing使shi支zhi持chi電dian子zi設she備bei複fu雜za化hua。

圖1顯示了元件間距與頻率的關係，假設有一個λ/2天線元件間距實現。通過概述這些物理尺寸限製，可以評估天線後麵的RF子係統，以評估滿足電子通道間隔與頻率所需的實現。

圖1.元素間距與頻率的關係。

頻率元素間距雙極 I/O 間距
3千兆赫50毫米，2英寸25毫米，1英寸
10千兆赫15 毫米
，600 密耳7.5毫米，300密耳
30千兆赫5 毫米
，200 密耳2.5毫米，100密耳

波形發生器和接收器通道間距

圖2顯示了ADI收發器產品之一的評估板。該板包含兩個收發器。每個收發器包含兩個發射和接收通道（見圖3）
，因此實現了四個完整的波形發生器和接收器。該板還包括一個時鍾 IC 和幾個用於評估器件的其他 I/O 功能。

　
圖2.收發器通道間距。

　
圖3.收發器產品線包括雙波形發生器和接收器。

suirangaibanbushiweilejinkenenggaodejichengdu，dangaibantigongleduiboxingfashengqihejieshouqibufendeshijichicunxianzhideshenrulejie。congdianlubanshangkeyihenkuaikanchu，shoufaqichanpinxianzhichimeigeyuanjiandeshuzitianxianjianjudaoC波段，並且通過一些額外的努力
，可以實現X波段元件間距。

接下來，配接RF上/下變頻器的物理尺寸如圖4所示。該特定板旨在用作雙收發器板的測試板配套，並再次可用於考慮該RFzixitongdeshijiwulichicunxianzhi。gaibancaiyongbiaozhundedichengbenfangfa，shiyongsuoyoushishoubujian。tongyang
，zhebiaomingzhezhongleixingdeshixianzhichimeigeyuanjianshuzitianxian，kedaC波段。如果遷移到X波段
，每個數字元件都可以實現
，從而能夠與SiP（係統級封裝）集成進一步集成。

這兩塊電路板概述了低成本商業實現支持頻率高達C波段的數字波束成形相控陣中的每個元件。X波段及以上的每個元件實現可以通過進一步集成來實現，或者作為替代波束成形IC可用於減少波形發生器和接收器通道的數量相對於元件的數量。4：1 X/Ku波段波束成形器現已商業化
，是這些頻率下低成本數字波束成形相控陣的實用方法。

Ka波段元素間距

接下來，考慮Ka波段天線元件間距，如圖5所示。在 30 GHz 時，λ/2 間距為 5 mm，如圖所示，這對電子設備來說是相當具有挑戰性的。然而，在與天線元件正對的這個間距內實現4：1模擬波束成形器是可行的。挑戰在於物理尺寸限製幾乎沒有機會使用其他組件。這就需要在波束成形封裝中包含LNA或PA
，並將去耦電容等無源元件埋在PWB內。

Ka波bo段duan衛wei星xing係xi統tong的de一yi個ge幸xing運yun的de設she計ji優you勢shi是shi
，大da多duo數shu係xi統tong將jiang發fa射she和he接jie收shou功gong能neng分fen離li到dao單dan獨du的de天tian線xian中zhong。這zhe為wei設she計ji僅jin發fa射she或huo僅jin接jie收shou針zhen對dui特te定ding任ren務wu優you化hua的de波bo束shu成cheng形xingIC提供了機會。

總結

無線行業RF IC的持續發展已成為數字波束成形相控陣技術普及的推動因素。現在，使用標準PWB技術設計每個元件的數字波束成形相控陣對於高達C波段的頻率是可行的。在更高頻率的X波段，每個元素的數字實現都是可行的，但可能需要額外的設計工作來進一步集成。或者，可以使用4：1模擬波束成形器，為電子設備提供額外的空間，並再次允許使用標準的PWB實現方法。在Ka波bo段duan物wu理li尺chi寸cun約yue束shu下xia
，這zhe可ke能neng變bian得de具ju有you挑tiao戰zhan性xing。然ran而er，通tong過guo將jiang前qian端duan電dian子zi元yuan件jian集ji成cheng到dao波bo束shu成cheng形xing器qi封feng裝zhuang中zhong，現xian在zai可ke以yi實shi現xian子zi陣zhen列lie天tian線xian架jia構gou或huo全quan模mo擬ni波bo束shu成cheng形xing係xi統tong。

免責聲明：本文為轉載文章，轉載此文目的在於傳遞更多信息，版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片
、文字如涉及作品版權問題，請聯係小編進行處理。

推薦閱讀：

汽車雷達傳感器和擁擠的無線電頻譜

全麵了解和分析開關穩壓器噪聲

噪聲並非一無是處：如何將噪聲用於測試和電路應用

電源轉換應用控製算法的快速原型設計和部署

開關電源環路穩定性分析(六)