毫米波收發(fā)器系統(tǒng)硬件介紹（三）
毫米波電站
NI 3647與NI 3657模塊化發(fā)射與接收無(wú)線電站能為NI毫米波收發(fā)器系統(tǒng)提供高品質(zhì)的RF信號(hào)。 NI 3647毫米波電站發(fā)射器的工作頻率范圍為 71 - 76 GHz；輸出功率高達(dá) 25 dBm * 與寬帶高達(dá)2 GHz RF。 此發(fā)射器可與71 - 76 GHz 的 NI 3657毫米波接收器搭配使用。 這兩個(gè)設(shè)備的前端均具備 WR-12 波導(dǎo)端口，可連接至用戶提供的天線，例如號(hào)角天線或相位陣列天線。 NI 3647發(fā)射無(wú)線電站可作為倍頻器來(lái)執(zhí)行上變頻操作。 無(wú)線電站包含的衰減器與放大器可用于最大化增益控制和降低噪聲系數(shù)。 如需毫米波收發(fā)器系統(tǒng)的詳細(xì)RF規(guī)格，請(qǐng)查看產(chǎn)品數(shù)據(jù)表。
圖9: 71至76 GHz的毫米波無(wú)線電站
*部分地區(qū)并未提供25 dBm輸出功率版本。 全球提供的是20 dBm輸出功率版本。
4. 系統(tǒng)配置選項(xiàng)
NI毫米波收發(fā)器系統(tǒng)是一個(gè)靈活的硬件平臺(tái)，能夠滿足各種通信需求。 除了可通過(guò)添加或移除系統(tǒng)硬件來(lái)創(chuàng)建各種系統(tǒng)外，該平臺(tái)還針對(duì)最常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景提供了4種基本配置：
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單向SISO
單向2x2 MIMO
雙向SISO
雙向2x2 MIMO
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單向系統(tǒng)
上述2個(gè)單向系統(tǒng)均由2個(gè)PXIe機(jī)箱組成，其中一個(gè)機(jī)箱配備發(fā)射器，另一個(gè)機(jī)箱則配備接收器。 該配置非常適用于信道探測(cè)測(cè)量。 在這種配置下，用戶可將發(fā)射與接收子系統(tǒng)分開(kāi)來(lái)，并在各種環(huán)境中執(zhí)行信道探測(cè)測(cè)量。 由于PXIe架構(gòu)系統(tǒng)的模塊化特性，用戶可以輕松添加額外的硬件來(lái)滿足不同的研究需求，例如增加通道數(shù)量來(lái)提升測(cè)量到達(dá)角的準(zhǔn)確性。 如果要實(shí)現(xiàn)并行接收或并行發(fā)射與接收外，除了增加接收通道數(shù)量這一方法外，用戶也可以將外部開(kāi)關(guān)添加至SISO系統(tǒng)。 這種靈活性可允許研究人員選擇最能滿足其測(cè)量速度與配置需求的硬件配置。 因?yàn)楹撩撞ㄊ瞻l(fā)器系統(tǒng)專為MIMO架構(gòu)設(shè)計(jì)，因此各通道之間可輕松共享 LO 信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)相位相干。 圖10與圖11為SISO與2x2 MIMO的系統(tǒng)程序框圖。
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圖10: 單向SISO配置
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圖11: 單向MIMO配置
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雙向系統(tǒng)
兩種雙向系統(tǒng)配置均包含2個(gè)PXIe機(jī)箱，一個(gè)配備發(fā)射器，另一個(gè)配備接收器。 這些系統(tǒng)專為通信原型驗(yàn)證而設(shè)計(jì)，能夠?yàn)檠芯咳藛T提供所需的硬件來(lái)創(chuàng)建實(shí)時(shí)雙向通信鏈路。 毫米波通信研究仍有存在許多未知。 確定毫米波信道內(nèi)的信號(hào)行為非常重要。 完整定義的信道模型雖然對(duì)算法開(kāi)發(fā)人員頗有幫助，但實(shí)時(shí)通信鏈路最終仍須經(jīng)過(guò)原型驗(yàn)證才能確定其在新頻段的性能。 無(wú)論是要驗(yàn)證新的物理層與無(wú)線接口，還是要了解現(xiàn)有的LTE物理層如何能夠適應(yīng)2 GHz等超寬帶寬，均可使用NI毫米波系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)驗(yàn)證其性能。 結(jié)合NI毫米波系統(tǒng)、FPGA處理功能與LabVIEW之后，便有可能在2 GHz寬帶下進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)制、解調(diào)、編碼與渦輪解碼。 這些系統(tǒng)可做為研究人員開(kāi)發(fā)與測(cè)試通信協(xié)議的平臺(tái)。 不同于6 GHz以下頻譜的通信，毫米波信號(hào)具有高度的方向性，因此協(xié)議必須能夠確保2個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠相互定位。 節(jié)點(diǎn)間必須能夠互相交換控制與測(cè)量信息，例如波束控制或隨機(jī)接入?yún)f(xié)議。 圖11與12為兩種雙向系統(tǒng)的配置圖。
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圖12: 單向SISO配置
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圖13: 單向MIMO配置
5. 總結(jié)
NI毫米波收發(fā)器系統(tǒng)是一系列模塊化硬件的組合，適用于信道探測(cè)、實(shí)時(shí)雙向通信系統(tǒng)原型驗(yàn)證等多種應(yīng)用。 該系統(tǒng)以PXI平臺(tái)為架構(gòu)，并提供靈活的模塊組合，可提供多種不同的配置來(lái)滿足不斷變化的研究需求。 毫米波無(wú)線電站本身具備模塊化特性，而且可用其他RF前端來(lái)替代，因而可在使用相同軟硬件組合的情況下研究多種不同的頻率，從而節(jié)省工程設(shè)計(jì)的時(shí)間、大幅提升系統(tǒng)的重復(fù)使用率。 該硬件結(jié)合LabVIEW的強(qiáng)大功能，為毫米波通信原型驗(yàn)證提供了極佳的平臺(tái)，并幫助工程師更快速創(chuàng)新。
