TH的作用類似于可“折疊”射頻信號的頻率轉(zhuǎn)換器，在下面的例子里將20到22.5GHz的信號轉(zhuǎn)換到ADC的基帶（第一奈奎斯特域，即0到2.5GHz)。這去除了中頻生成的環(huán)節(jié)（如本振和中頻），極大地簡化了模擬信號路徑的設(shè)計(jì)（圖3）。

這是實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制無線電設(shè)計(jì)的基本步驟，在先前的介紹6 Gsps ADC EV12AQ600的文章³里有詳細(xì)描述。這款A(yù)DC的寬帶TH支持K波段信號的欠采樣。

圖 3 - 接收端2.5 GHz帶寬信號（載波頻率21.25GHz)的TH欠采樣（fs = 5 GHz)

發(fā)射端多奈奎斯特域頻率合成

在發(fā)射端，傳統(tǒng)的外差式無線電的發(fā)射DAC通常在第一奈奎斯特域(NZ₁)輸出信號功率，并通過低通濾波器濾除混疊信號功率。如果發(fā)射DAC(TxDAC)可提供足夠大的帶寬，能將信號功率延展到更高的奈奎斯特域呢？如圖4所示，這時，可使用帶通濾波器選擇目標(biāo)信號頻段。

例如，EV12DS480 TxDAC可延展信號功率直到26.5GHz，并以8.5Gsps的采樣率采樣。

ADC欠采樣和DAC多奈奎斯特域頻率合成是射頻數(shù)字控制的兩個關(guān)鍵要素，也是Teledyne e2v進(jìn)一步增強(qiáng)下一代無線電設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

圖 4 —在NZ₁產(chǎn)生的合成射頻信號，并混疊到更高的奈奎斯特域（fs = 6 GHz)

KA波段創(chuàng)新的動力

歐盟地平線2020計(jì)劃推動的星際元器件工程，其目標(biāo)是開發(fā)新的寬帶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器以簡化射頻信號鏈路并推進(jìn)Ka波段直接轉(zhuǎn)換技術(shù)的發(fā)展。在這樣的愿景下，元器件需實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)集成度，即增加射頻通道密度、減少功耗、增加帶寬和提高動態(tài)性能，同時促進(jìn)歐洲宇航業(yè)務(wù)的發(fā)展。我們預(yù)計(jì)這個工程將影響深遠(yuǎn)，包括增強(qiáng)通訊基礎(chǔ)設(shè)施和地球觀測能力等。

星際工程也推動Teledyne e2v研發(fā)新的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。Teledyne e2v正與星際工程密切合作，計(jì)劃研發(fā)一款全新的模擬前端(AFE)樣片。這款A(yù)FE能大幅擴(kuò)展微波頻率采樣帶寬，實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的微波直接數(shù)字下變頻和頻率合成。

³ Teledyne e2v 白皮書，2019年12月：K波段直接數(shù)字化的高級寬帶采樣方案——擴(kuò)展射頻可能性的邊界

圖 5—直接射頻轉(zhuǎn)換采樣器的樣片

樣片的目標(biāo)電性能

●   高性能模擬采樣器，輸入帶寬高達(dá)Ka波段

●   Ka波段較高的無雜散動態(tài)范圍(SFDR)

●   單端輸入的信號路徑（無需巴倫）

●   高編碼效率，ESIstream串行數(shù)字接口

●   強(qiáng)大的時鐘管理，包括同步鏈功能，可在波束成型應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)簡單的相位對齊多通道系統(tǒng)

Teledyne e2v計(jì)劃研發(fā)的直接射頻轉(zhuǎn)換采樣器（圖5）預(yù)計(jì)-3dB模擬輸入帶寬高達(dá)微波Ka波段（即在26.5到40GHz之間）。除了無與倫比的帶寬，這款樣片還將包括一些獨(dú)特的功能，便于簡單地應(yīng)用于實(shí)際的系統(tǒng)中。

這些功能包括：

●   單端模擬輸入信號路徑，簡化印制板電路設(shè)計(jì)和布線

●   無需使用昂貴的、大體積的HF巴倫，可幫助用戶：

o   直接從微波數(shù)字采樣

o   減少模擬信號采樣器的信號失真

●   獨(dú)特的微波采樣器和低抖動時鐘管理

●   在模擬前端(AFE)的輸出端，這款器件沒有使用LVDS，而是使用許可證免費(fèi)的ESIstream高速串行接口系統(tǒng)，與市場上大多數(shù)的FPGA兼容（包括Xilinx的KU60系列）。