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星载ADS-B设备功耗过高,哪些部件或技术可优化节能?
- 2025-02-10-

星载ADS-B设备功耗过高时,可从射频前端、数字信号处理单元、电源管理模块等部件以及通信协议、调制解调技术等方面进行优化节能,以下是具体介绍:

部件优化

射频前端

低噪声放大器:选用噪声系数更低、功耗优化的新型低噪声放大器,在保证信号放大质量的同时降低功耗。如采用基于氮化镓(GaN)材料的低噪声放大器,其具有高电子迁移率和低导通电阻,能在提高放大效率的同时减少功耗。

混频器:优化混频器的电路结构,采用开关电容混频器等低功耗架构,减少混频过程中的能量消耗。同时,合理选择混频器的工作参数,如本振信号的幅度和频率,在满足性能要求的前提下降低功耗。

滤波器:采用高性能的微机电系统(MEMS)滤波器或声表面波(SAW)滤波器,这些滤波器具有较高的选择性和较低的插入损耗,可减少信号滤波过程中的能量损失,进而降低整个射频前端的功耗。

数字信号处理单元

处理器:升级为更先进制程工艺的数字信号处理器(DSP)或现场可编程门阵列(FPGA),新的制程工艺能使芯片在相同性能下具有更低的功耗。也可采用多核处理器架构,通过合理分配任务,让处理器在低功耗模式下运行,提高处理效率并降低功耗。

存储器件:选用低功耗的静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM),如采用具有节能模式的DDR5 DRAM,可根据数据读写频率自动调整工作电压和频率,减少不必要的功耗。

电源管理模块

电源芯片:采用高效率的电源转换芯片,如同步降压型DCDC转换器,其具有较高的转换效率,能将输入电源高效地转换为各部件所需的电压,减少电源转换过程中的能量损耗。

功率管理策略:实施动态电压频率调整(DVFS)策略,根据设备的工作负载实时调整电源的电压和频率。当设备处于轻负载状态时,降低电压和频率,减少功耗;在高负载时,适当提高电压和频率以保证性能。

技术优化

通信协议

优化协议栈:对ADSB设备的通信协议栈进行精简和优化,去除不必要的协议层和功能,减少数据处理和传输过程中的能耗。如简化应用层协议,减少数据包头的大小和冗余信息,降低数据传输量,从而减少通信过程中的功耗。

休眠机制:在通信空闲期间,使设备进入休眠状态,关闭部分不必要的电路和模块,以节省功耗。通过设置合理的休眠唤醒时间和触发条件,确保设备在有数据传输需求时能快速唤醒并正常工作。

调制解调技术

选择低功耗调制方式:采用更先进、功耗更低的调制解调技术,如最小频移键控(MSK)或高斯最小频移键控(GMSK)调制方式,这些调制方式具有较高的频谱效率和较低的解调复杂度,能在保证通信质量的同时降低功耗。

优化解调算法:改进解调算法,提高解调效率,降低解调过程中对硬件资源的需求,从而减少功耗。例如采用基于软判决的解调算法,能在较低的信噪比下实现准确解调,减少对信号功率的要求,进而降低设备的发射和接收功耗。