下一代军事通信挑战

自越南战争以来，军事通信（MILCOM）一直是部署士兵的支柱。虽然这些单元几十年来已经证明了它们的能力和安全性，但下一代MILCOM平台将需要利用已经开发的更现代的通信技术来支持手机和Wi-Fi等商业平台。MILCOM系统通常是手持式设备（对讲机），带有一键通（PTT）按钮，用户可以在需要中继语音消息时按下该按钮。未按下 PTT 按钮时，可以从另一个对讲机接收传入的语音邮件。在两个无线电之间传递的语音信息经过调制、加密、放大，并在两名士兵之间无线传输。这些MILCOM对讲机与商用手机或通信系统之间存在许多差异，表1中仅显示了其中的一些差异。

 

特征	传统 MILCOM 系统	商业系统
带宽	<25 千赫	<20兆赫
频率覆盖范围	<500兆赫	<6千兆赫
跳 频	各种敏捷性	静态频率
发射功率	<5 瓦	典型值 0.5 W
数据负载	仅语音	语音、短信、数据、位置
调制	调频、上午、莫斯科	QAM， QPSK， DSS

 

下一代MILCOM平台面临的挑战是保持这些关键差异中的几个，同时缩小军事和商业通信系统之间的一些差距。这些MILCOM平台将需要通过添加数据和文本功能来改变纯语音系统。这将能够向战场上的士兵提供地图、图像和视频等数据。挑战在于，更宽的带宽给无线电平台带来了挑战，主要是尺寸、重量和功率（SWaP）。MILCOM平台使用的传统射频（RF）信号链不会在不消耗更多功率的情况下扩展到更宽的带宽和数字调制方案，并且它们会增加尺寸和重量。SWaP的这种增长对士兵来说是不可接受的，他们需要一个更小，更强大的无线电，可以用最小的电池电量为长时间的任务供电。因此，下一代MILCOM平台将需要新的RF信号链架构。

小尺寸无线电设计的一个革命是集成射频收发器。集成收发器通过以多种方式重新分区无线电来减小尺寸和功耗。首先，RF和nalog器件可以转移到数字域，例如RF滤波器成为数字滤波器。这些模块的数字实现比RF模块更高效，可编程性更强。其次，分立RF信号链通常是外差架构，需要多层频率转换、滤波、放大和数字采样。集成收发器可以使用零中频（ZIF）架构，从而大大减少信号链中所需的组件，特别是所需的滤波和放大级。移除这些级可减小尺寸和功耗。最后，ZIF架构可以更有效地利用数字转换器，在宽带系统中，数字转换器会降低整体功耗。虽然商业平台在过去十年中已经能够利用ZIF收发器，但具有MILCOM适用功能的第一批产品直到最近几年才上市。可用于MILCOM系统的最新收发器是ADRV9009，如图1所示。

图1.ADRV9009功能框图

ADRV9009是一款CMOS收发器，具有多种MILCOM相关特性。首先，该器件是本机时间双工器件 （TDD），这是 PTT 架构的典型工作方式，与器件中有两个本地振荡器 （LO） 相比，这可节省功耗。其次，集成LO支持收发器中的本地跳频，无论是从频率产生的角度来看，还是从校准的角度来看。第三，ADRV9009的可用带宽可在20 MHz至200 MHz之间编程，支持一系列宽带宽工作模式。第四，ADRV9009是一款与波形无关的收发器，这意味着它可以将RF传送到位，对使用的波形没有限制。这使得ADRV9009既能实现目前可用的波形，又能实现未来可能开发的波形。最后，ADRV9009在收发器中集成了多个辅助功能。自动增益控制（AGC）对于优化接收器动态范围至关重要，ADRV9009具有一个范围为30 dB的内部AGC环路。温度传感器、控制转换器和通用输出 （GPO） 也集成在器件中，从而节省了无线电系统的空间。

国防通信系统现代化是一项挑战，需要跨一系列工程学科进行创新。然而，对于无线电电路的骨干网，集成收发器在提供单芯片解决方案方面取得了长足的进步，这些解决方案将集成大部分接收器和发射器信号链，同时保持跳频、AGC 和升级到未来波形的能力等功能。将这些收发器作为无线电的核心模块，将使下一代MILCOM无线电系统成为可能。

审核编辑：郭婷