下一代的航太与国防系统设计人员正朝向往结合多种功能和需求的先进且高度可配置的系统发展，将长久以来都是由个别独立系统所实现的功能加以整合。
这样的系统显而易见的好处是，可以减少那些需要任务平台支援的子系统数量，并降低整体尺寸、重量和功率，但系统须进一步支援认知与即时可配置性的挑战则又
令人望之却步。然而，一种新世代的高效能宽频元件可望成为克服这种挑战的解决方案，它可支援每一系统所需要的高效能等级，且具有足够宽广的操作范围以满足
多功能的挑战。
许多此类未来系统的终目标是一个完全由软体决定的架构，使操作的模式与实现方法可以动态地改变、在现场更新，或是工厂毋须或只须些许改变其硬体配置即
可。其挑战是支援操作模式的超集合(Superset)，因为系统可能会被要求来启动这些操作模式，而要完成这项任务则需要下层的
(Underlying)单件硬体，也要能满足需要的所有可能操作模式之规格。
在国防领域中，系统寻求结合多功能的一项例子是雷达与通讯平台。在许多案例里，这些系统希望能支援传统操作的多元模式，但它们也开始加入电子战的功能。
雷达系统期望能支援电子支援量测(Electronic Support Measures,
ESM)，而通讯系统则希望导入讯号情报(SIGINT)功能，及分别导入多模雷达与多波形通讯。
结合宽频/窄频 系统须权衡功率与尺寸
在这些例子中，系统期望纳入宽频和窄频的功能性，而在众多需求中，就线性和动态范围来说，这样的功能通常会驱动不同的需求。为了满足首要的目标，如果规格的妥协是不可接受的，设计者也许必须权衡调整功率或尺寸。
以X波段雷达系统和电子情报系统(ELINT)为例，雷达系统通常在8G～12GHz频段内的数百MHz较窄的频率范围内运作。相反的，电子情报系统通常
须要在2G～18GHz范围内运作，覆盖包括所有S、C和X的频段。如果假设这两个设备尺寸要相同，就可能要在性能上妥协，以便支援电子情报系统更宽的频
率范围及涵盖率，通常在此种情况下，讯号链的线性度或功耗可拿来抵换频宽。
如果这种相同的概念向下延伸至零组件层级，也能观察到同样的问题。宽频技术或宽频系统中，典型零组件的效能会牺牲至少一项特性，无论它是线性度、杂讯效能
或功率。表1说明了具有整合式电压控制振荡器(VCO)的宽频和窄频锁相回路(PLL)在效能上的典型折衷。显然，窄频元件具有更好的典型相位杂讯、品质
因数及功率，但这很明显是以牺牲弹性作为代价。
在一个单一系统中导入多系统规格时，虽然总会有一些权衡与妥协，但下一代射频和微波元件以及高速类比数位转换器(ADC)将可减轻未来系统设计者的一些压
力。在众多的进展中，互补金属氧化物半导体(CMOS)和矽锗(SiGe)制程的进步，将让可整合到下世代元件中的数位功能大幅增加。除了弹性外，先进的
讯号处理能力还能提供校准或数位补偿功能，使整个系统的效能等级更接近其对应的窄频产品，同时维持为可重组和利用更宽频宽进行所需操作模式的能力。图1说
明了基于一些射频和微波零组件的通用宽频接收器结构图。
图1 可行的宽频可重组讯号链
虽然实际在上述架构中可能需要额外的滤波和增益级以实现特定应用方案需求，但下层零组件的弹性使宽频监视系统的架构得以导入。此外，可配置的数位讯号处理
功能性能使讯号链在需要时可执行更窄频的功能。此外，该系统能支援动态、即时的模式改变，且可能支援与更下游数位讯号处理相互搭配的更多认知功能。
此一被推荐的讯号链的前两个阶段，利用砷化镓技术来实现低杂讯放大器(LNA)和混频器。在宽频矽锗混频器进步的同时，采用砷化镓和氮化镓元件的前段零组
件仍被寄予厚望。在两例中，HMC1049和HMC1048提供广效与较佳的第三阶截距点(IP3)，这可支援窄频和宽频操作。这些元件说明了制程进步使
单一元件毋须额外的数位功能性便能满足多种规格，在此讯号链的其他要素中也可观察到在射频装置中内嵌数位功能性所带来的好处。
高速转换器支援宽频监控
具备整合式电压控制振荡器的新款ADF5355锁相回路，支援从54MHz至13.6GHz的射频输出，并提供所使用的范围宽广之合成器频率。基于矽锗技术，该元件能透过使用四个独立的整合式电压控制振荡器核心支援如此广范围的操作。
这些核心每一个都使用两百五十六个重叠频段，使该元件能覆盖一个宽的频率范围，而毋须电压控制振荡器广泛的敏感度，也不会牺牲相位杂讯与假性的
(Spurious)效能。因使用了整合在元件内部的数位校准逻辑，所以可自动地选出正确的电压控制振荡器和频段。该元件能使讯号链依照所须支援从
54MHz到13.6GHz及固定频率的射频无线条码扫描，它在进行这些工作时，同时还可维持高效能，在1MHz偏移频率的典型相位杂讯位准为
-138dBc/Hz，符合更多窄频系统操作的需求。
ADA4961 ADC驱动器提供具线性度的宽频效能。它使用同步周边设备介面(SPI)和嵌入式数位控制，在1.5GHz下，于500MHz和-87dBc的效能达到90dBc IMD3。
数位控制也整合在元件中以支援增益控制，并具备快速攻击(Fast Attack)选项使元件可进行配置，依据需求提供系统的效能。快速攻击也增加了系统的灵活性，因在FA接脚被驱动时，它会提供快速的增益减少(Gain Reduction)。
AD9680是的高速转换器之一，并使得此一讯号链变得完整。此元件乃基于65奈米CMOS制程，在14位元分辨率时支援的取样速率高达1GSPS，
使用更高的取样率和十亿取样转换器(Gigasample
Converter)的频宽时，此高速转换器可在超过1GHz时支援对一个中频(IF)进行低取样。现今一个持续发展中的趋势是，将系统的数位转换点移到
更接近天线的位置，及增加系统的灵活性，而上述的功能正可支援此一趋势，该元件不仅提供无杂散动态范围(SFDR)和讯号杂讯比(SNR)，还加入数位降
频(DDC)的讯号处理，提供客制的输出频宽。
AD9680 ADC的数位讯号处理可配置性，使此元件能支援宽频监控及窄频的功能性。由于结合了数位降频的停用(Disabled)与旁路(Bypassed)功能，此元件可以支援超过500MHz的瞬时监控频宽。
利用数位降频，在可配置的抽取滤波器降低数据速率之前，数位的数值控制振荡器(NCO)可被设置成以数位的方式将一窄频中频(IF)混合到基频，而当该元
件在ADC取样速率下操作时，可支援低至60MHz的输出数据频宽。数位讯号处理改善了较低频宽系统的讯号杂讯比(SNR)，此外，也支援可配置宽频
和窄频讯号链所需的弹性。
虽然此例的重点是接收器路径，但是类似的元件和整合等级一样可以用于发射器端。
新的类比数位转换器(DAC)加入了高度可配置的内差滤波器及数位增频转换功能性(Digital Upconversion Functionality)，并且可与相似的宽频RF和微波元件一起使用，如前文所述。
单一零组件有望实现多功能
此处所描述的例子显示了新一代的宽频设备如何加入等级提高的数位讯号处理和功能性，以及将如何实现针对多模操作而可动态配置的未来系统，且其效能等级是前所未有的，这与窄频和宽频操作无法共存的观点相互抵触。
值得注意的是，这种简要分析并未包括某些滤波挑战或功率分析。这些因素可能严重影响实际的设计选择和讯号链架构。然而，随着更多的宽频高效能设备和讯号处理等级提升的发展，让高度可配置、认知和软体定义系统的未来展望，相当被看好。
后进一步说明，整合式RF IC元件可提供终极的整合度，从而证明了数位和类比功能之间的界限正在消失之中。整合式RF
IC元件譬如AD9361，其支援一个直接转换架构，结合数位滤波和校准功能性，提供的弹性能支援频率从70MHz到6GHz的RF输入及高达56MHz
的频宽。
该款整合式RF IC元件的配置性支援广泛的应用及用途，包括雷达、通讯和数据链路，以及电子监控和电子战。由于具备数位校准和处理，此元件能克服许多在直接转换系统中发现的典型问题，并提供一个前所未有的整合性和可配置性之等级，更进一步支援认知和多功能系统。
以往，这样的整合度及相关效能是不可能并存的。此外，因一些领域的限制(如频率和温度的镜像抑制)无法克服，许多系统设计人员会避免使用直接转换架构。
数位和类比耦合的增加，再加上这些设备也已经整合了具有先进校准和处理的能力，提供能够克服这些挑战的解决方案，增加弹性而不会牺牲效能和功耗。虽然采用分离元件的更窄窄频且专用的讯号链可能获得更好的效能，但差距肯定是缩小了。
针对所有应用的单一射频和微波讯号链的软体定义系统之终极目标，理想上应是单一的零组件，像是支援多功能和认知应用的收发器。
以目前现实状况来说，对于所有系统可能仍然需要一段时间，但随着越来越多的功能被纳进到每一个新的半导体元件中，新的开发方案离此一目标是越来越近了。
除了简单地改善传统的射频效能，数位讯号处理也在提供解决方案，以减轻和克服一些多模挑战。
采用单一元件或一系列宽频设备且可满足所有应用的单一解决方案，以及带动真正的软体定义系统发展驱动力成真的时刻，也许离现在不远了。
