自越戰以來，軍用通訊(MILCOM)一直是士兵裝備部署的支柱。雖然數十年來，這些裝備的功能和安全性均已經由實踐驗證，但新一代MILCOM平台將須要利用更多現代通訊技術，這些技術開發用於支援手機和Wi-Fi等商用平台。
MILCOM系統通常是具有按鍵通話(PTT)按鈕的掌上型裝備(對講機)，使用者可在須要傳遞語音訊息時按下按鍵，當PTT按鍵未按下時，可從另一個對講機接收傳入的語音訊息。兩個無線電之間傳遞的語音訊息，可在兩名士兵之間以無線方式調變、加密、放大和傳輸。這些MILCOM對講機與商用手機或通訊系統之間存在許多差異，表1僅列出其中的少數部分。
表1 MILCOM與商用通訊系統差異概覽
新一代MILCOM平台所面臨的挑戰，即為維持這些關鍵差異，同時要縮小軍用通訊系統與商用通訊系統間的一些差距。這些MILCOM平台須要對僅支援語音的系統進行更改，添加資料和文本功能。因而能夠將諸如地圖、圖像和影片之類的資料傳遞給戰場上的士兵。更寬的頻寬會帶來無線電平台難題，其主要與尺寸、重量和功耗(SWaP)相關。MILCOM平台使用的傳統射頻(RF)訊號鏈須消耗更多功率才能擴展到更寬的頻寬、以及數位調變方案，並且還會增加尺寸和重量。對於士兵們來說，增加通訊裝置的尺寸、重量和功耗是不可接受的，他們需要更小巧、功能更強的無線電裝置，並可以在最小電池電量下，為長時間任務持續供電。因此，新一代MILCOM平台須使用新的RF訊號鏈架構。
小尺寸無線電設計的一次革命是整合式RF收發器。整合式收發器透過多種方式實現無線電分區，減小了尺寸和功耗。首先，RF和類比元件可以轉換到數位域，例如RF濾波器可轉變為數位濾波器。這些功能模組的數位實現比相對應的RF模組更為高效，並且其可編程性更強。其次，分立式RF訊號鏈通常為外差架構，須多層頻率轉換、濾波、放大和數位採樣。整合式收發器可採用零中頻(ZIF)架構，大大減少了訊號鏈中所需的元件，特別是所需的濾波和放大級。去除這些級可減小尺寸和功耗。最後，ZIF架構可更有效地利用數位轉換器，從而降低寬頻系統中的整體功耗。雖然在過去十年裡，商用平台能夠充分利用ZIF收發器，但是具有MILCOM適用特性的首批產品是直到最近這幾年才上市。可用於MILCOM系統的最新收發器是ADRV9009(圖1)。
圖1 ADRV9009功能框圖。
ADRV9009是一款CMOS收發器，具有多個MILCOM適用特性。首先，該元件是原生時間雙工元件(TDD)，這是PTT架構的典型工作方式，相較於內帶兩個本地振盪器(LO)的元件可節省功耗。其次，從頻率生成和校準兩方面來看，整合LO支援收發器中的本地跳頻。第三，ADRV9009的可用頻寬可在20 MHz和200 MHz之間編程設定，支援一系列寬廣的頻寬操作模式。第四，ADRV9009是一個與波形無關的收發器，這意味著它可以提供任何波形的RF至位元流。因此ADRV9009既可支援目前可用的各種波形，也支援將來有可能開發的波形。最後，ADRV9009還將多個協助工具整合到收發器中。自動增益控制(AGC)對於優化接收器動態範圍至關重要，ADRV9009具有30 dB範圍的內部AGC迴路。該元件並整合了溫度感測器、控制轉換器和通用輸出(GPO)，進而節省了無線電系統的空間。
現代化防務通訊系統是一項挑戰，其須要進行一系列跨學科工程技術創新。然而，對於無線電電路的主幹來說，整合式收發器在提供單晶片解決方案方面則是取得了相當大的進展，這類方案將整合大部分的接收器和發送器訊號鏈，同時保持跳頻、AGC和升級來支援未來波形的能力。以這類收發器作為無線電的核心構建模組，將有助於實現新一代MILCOM無線電系統。
(本文作者為ADI航空航太和防務系統工程師負責人)