5G 全球拉开落地大幕,其中的射频技术如何做好?

2019-08-13 11:25:14 来源:MEMS
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微波   射频   ADI   5G

当年初还有媒体还在怀疑5G在全球落地进展可能并不如预期时,韩国和美国很快就争先恐后在4月宣布5G正式商用迅速揭开5G行业落地的大幕。而近日中国工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电正式发放5G商用牌照,更被认为是全球5G发展的标志性事件。

 

作为无线通信划时代的发展阶段,5G被给予厚望,然而5G商业化进程中,微波射频技术在这些年的快速发展至关重要——如何在比4G基站系统更小的空间内容装入超过4倍、8倍甚至更高的通道密度,需要射频端技术的更新和演进,为此全球射频与微波技术企业都卯足劲陆续推出新的解决方案。其中作为面向 5G 基础设施的 RF 和微波技术及系统设计的行业领导者,ADI多年前通过产业并购打造从DC到100GHz的强大无线信号技术链,并在近几年连续推出多款相关的硬核产品技术,为占据5G落地先机全面布局。

 

强强整合再出发,打造强大射频微波技术品牌

ADI一直对自己有清晰的战略定位——全球领先的高性能模拟技术提供商,为此其近年来的多项战略性并购行动也指向明确地服务于这样的企业定位,包括五年前(2014年)对微波射频全球重要技术提供商Hittite(讯泰)的并购,两年前完成对Linear的并购,以及引入面向工业和汽车市场的创新雷达技术Symeo 和GaAs和GaN放大器专业公司OneTree Microdevices。

 

作为全球领先的基于微波射频MMIC/RFIC方案设计和制造商,收购前Hittite已经在中国有大量的拥趸,主要为射频和微波应用制造从DC到110GHz的单片微波集成电路芯片和模块。特别是微波MMIC开关,微波MMIC衰减器和MMIC混频器产品,更是在全球范围内有着极强的竞争力和很高的市场占有率,被广泛应用于蜂窝移动通信设备、宽带无线产品、CATV/LNB和测试仪表。收购后的ADI成为业界唯一针对通信、测试与测量仪器仪表、工业以及航空航天和国防市场应用提供完整信号链解决方案的公司,其射频、微波和毫米波产品组合具有DC至100GHz的频率范围,提供涵盖整个信号链的各功能器件。

 

 

在ADI众多收购中,与Linear的合并超越Hittite的业界年度重磅大事件。作为占据半导体价值链最前端的高性能模拟技术的两家顶级企业,他们的合并改写了全球高性能模拟行业的版图,产品广泛涉及数据转换器、电源管理、放大器、接口、RF和微波产品等,除了Linear的强大电源技术让ADI一跃成为全球第二大电源半导体方案提供商,其业界口碑不错的RF和微波产品在并购Hittie之后获得重磅加持,成为业界第一位的射频微波技术提供商。

 

5G微波波束成型,系统灵活性和可重构性一个都不能少

就在工信部发放5G拍照前一周,ADI宣布推出一款面向毫米波 (mmWave) 5G 基础设施的新型解决方案,该解决方案整合了 ADI 的先进波束成形 IC、上/下变频 (UDC) 和其它混合信号电路,宣称拥有目前最高的集成度,以降低下一代蜂窝网络基础设施的设计要求和复杂性。

 

 

这款新型毫米波 5G 芯片组包括16通道ADMV4821双/单极化波束成形IC,和16 通道单极化波束成形芯片ADMV4801,以及毫米波 UDC的ADMV1017。这组24至 30 GHz 波束成形+ UDC解决方案构成了一个符合 3GPP 5G NR 标准的毫米波前端,支持 n261、n257 和 n258 频段。高通道密度,加上支持单极化和双极化部署的能力,极大地增强了针对多种 5G 用例的系统灵活性和可重构性,而同类最佳的等效全向辐射功率 (EIRP) 则扩展了无线电覆盖范围和密度。

 

兼顾5G高性能和小尺寸,微波上变频器和下变频器集成度很重要

而稍早前,ADI在今年2月宣布推出高集成度微波上变频器和下变频器ADMV1013 和 ADMV1014,在24 GHz至44 GHz的极宽频率范围内工作,使得在构建的单一平台上可以支持所有5G毫米波频带(包括28 GHz和39 GHz),从而简化设计并降低成本。

 

此外,该芯片组能够提供平坦的1 GHz RF瞬时带宽,支持所有宽带服务以及其他超宽带宽收发器应用。每个上变频器和下变频器均高度集成,包括I(同相)和Q(正交相)混频器,片内可编程正交移相器可配置为直接变频至/自基带(工作频率范围:DC至6 GHz)或变频至IF(工作频率范围:800 MHz至6 GHz)。

 

片内还集成了电压可变衰减器、发射PA驱动器(上变频器中)和接收LNA(下变频器中)、集成4倍倍频器的LO缓冲器和可编程跟踪滤波器。大多数可编程功能通过SPI串行接口控制。通过此端口,这些芯片还为每个上变频器和下变频器提供独特功能以纠正各自的正交相位不平衡,因此可以提高通常难以抑制的边带发射性能,从32 dBc典型值改善10 dB或以上。这样,可提供无可匹敌的微波无线电性能。这些特性组合提供前所未有的灵活性和易用性,同时将外部元件减至最少,支持实现小型蜂窝等小尺寸系统。

 

基于ADMV1013/ ADMV1014是工业雷达以及通信应用的混合和模拟波束赋形解决方案

 

高度集成的ADMV1013微波上变频器和ADMV1014微波下变频器非常适用于工作在28 GHz和39 GHz 5G无线基础设施频带下的微波无线电平台。这些转换器具有1GHz带宽,以及OIP3高于20 dBm的上变频器,可以支持严苛的调制方案(如1024QAM),可支持多Gb无线数据。

 

加速5G落地,通用无线通信研发平台确保2G~5G“四世同堂”

 

 

从2G到3G业界用了十多年,而从3G到4G和从4G到5G仅仅相隔约5年时间,当你的手机将用上5G信号的时候,它还需要能链接2G语音网络。无线通信设备厂商需要兼顾更多的通信系统,5G落地必然带来新的挑战。不过就在一年前,ADI成功扩充RadioVerse™技术和设计生态系统,发布其RF收发器ADRV9009,让设备设计人员第一次拥有了一个通用无线电平台来处理5G等新兴宽带应用,它同时能提供现有2G、3G和4G应用所需的高性能。

 

该收发器为设计人员提供单一无线电平台来加速5G部署,支持2G/3G/4G覆盖范围。ADRV9009 RF收发器提供两倍于前代器件的带宽(200 MHz),可取代多达20个器件,功耗降低一半,封装尺寸减小60%。凭借行业领先的性能以及更小的尺寸、重量与功耗,ADRV9009收发器能够满足新兴5G无线基础设施设备以及航空航天系统严苛的天线密度和扩展网络容量要求。

 

作为业界首款支持现有全部蜂窝标准的RF收发器,ADRV9009可在75 MHz至6 GHz的范围内调谐,支持2G/3G/4G/5G服务,因此蜂窝设备制造商可以采用单一紧凑型无线电设计来满足所有频段和功率要求。产品设计时间最多可缩短一半,多频段、多标准通信设备的部署和维护也得以简化。ADRV9009的宽带宽、低功耗和小尺寸特性,使得设计人员能够满足5G大规模MIMO设备不断增加的无线电信道数量需求。是一款单芯片TDD解决方案,也可用于设计蜂窝和物联网网络现场测试所需的便携式实验室级5G测试测量设备。

 

结束语

事实上,ADI针对5G及相关应用还有很多其他微波及射频解决方案关键技术,包括高度集成的宽带RF收发器AD9371、首款带有集成数字预失真 (DPD) 功能的宽带 RF 收发器AD9375,等等。5G是一项蕴含巨大潜力的新兴技术,从头开始设计这些系统会极其困难,需要平衡性能、标准和成本方面的系统级挑战。借助像ADI这样在微波和射频领域深厚的专业知识打造的最新解决方案,针对热、RF、功耗和布线等考虑因素优化的5G产品线的最新补充,非常利于简化5G无线系统的设计过程、减少组件总数量,并加快 5G 部署的步伐。 

 

 

事实上,这些最新的微波和射频技术不仅将大大促进5G商业落地,还在雷达、航空无线电、RF测试设备等领域发挥关键作用,例如ADMV1013微波上变频器和ADMV1014微波下变频器芯片组也支持如卫星和地面接收站宽带通信链路和雷达系统等;ADRV9009能大大简化相控阵雷达设计……相信5G技术的广泛落地将极大造福人类。

 
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