专用集成电路实现宽带射频相控阵波束形成

位于美国俄亥俄州赖特-帕特森空军基地的空军研究实验室发布了宽带相控阵专用集成电路（ASIC）项目的需求信息（RFI-RQKS-2013-0001），寻求可实现宽带射频数字相控阵波束形成器功能的ASIC。

该射频数字波束形成器工作频率2?18GHz，通过64个通道支持8个用户同时进行数据的接收和发送，能够产生脉冲描述字（PDW）、提供高速数据接口、生成任意波形和进行元级波束形成。

目前的实现方案是以商用现货（COTS）数据转换器和现场可编程门阵列（FPGA）为基础，通过采用16X64个辐射元和无源组合各列的方式，形成数字通道化系统。FPGA提供通道到通道的校准、相位一致性和产生脉冲描述字的功能。数字处理后端功耗大约800w，安装在一个机架式机箱中。

为了满足日益增加的元级数字波速形成数据的需求，空军希望能研制出定制的ASIC，以便在拼接为系统级数据前产生大量元级和列级数据。该ASIC在保持相位相干性的同时，将根据每个用户的需求提供元级加权系数；为每个节点提供一个高频率时钟；提供一个聚合芯片用于与终端用户的接口。

研究人员称，在该项目中，相控阵天线、相控阵系统供电管理、散热和冷却、无源组合、接收器、发射器和数据转换器将不作为研究内容；该项目主要考虑因素包括：天线阵列间距为0.5英寸、节点按主从配置方式组织、超过10千兆每秒的高速低电压差分信号、每8个用户能够跟踪和接收6个感兴趣的信号、通道到通道的增益和相位共校准能力。