業(yè)界多認(rèn)為，混合波束成形(圖1)將是工作在微波和毫米波頻率下5G系統(tǒng)的首選架構(gòu)。 此架構(gòu)綜合運用數(shù)字(MIMO)和模擬波束成形，克服高路徑損耗并提高頻譜效率。
如圖1所示，m個數(shù)據(jù)流的組合分割到n條RF路徑上以形成自由空間中的波束，故天線組件總數(shù)為乘積m×n。 數(shù)字串流可透過多種方式組合，既可利用高層MIMO將所有能量導(dǎo)向單個用戶，也可利用多用戶MIMO支持多個用戶。
圖1 混合波束成形的方塊圖。
視應(yīng)用決定RFIC整合度和制程選擇
本文將檢視一個簡單的大規(guī)模天線數(shù)組范例，藉以探討毫米波無線電的最優(yōu)技術(shù)選擇。 現(xiàn)在深入查看毫米波系統(tǒng)無線電部分的方塊圖，可以看到一個經(jīng)典超外差結(jié)構(gòu)完成微波訊號到數(shù)字訊號的變換，然后連接到多路射頻訊號處理路徑，這里主要是運用微波移相器和衰減器實現(xiàn)波束成形。
傳統(tǒng)上，毫米波系統(tǒng)是利用分離組件所建構(gòu)，導(dǎo)致其尺寸較大且成本較高。 這種系統(tǒng)里面的組件使用CMOS、SiGe BiCMOS和GaAs等技術(shù)，使每個組件都能得到較優(yōu)的性能。 例如，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器現(xiàn)在采用CMOS制程開發(fā)，使采樣率達(dá)到GHz范圍。 上下變頻和波束成形功能可以在SiGe BiCMOS中有效實現(xiàn)。 根據(jù)系統(tǒng)指針要求，可能需要基于GaAs功率放大器和低噪聲放大器，但如果SiGe BiCMOS能夠滿足要求，利用它將能實現(xiàn)較高的整合度。
對于5G毫米波系統(tǒng)，業(yè)界希望將微波組件安裝在天線基板背面，這要求微波芯片的整合度必須大大提高。 例如，中心頻率為28GHz的天線的半波組件間距約為5mm。 頻率越高，此間距越小，芯片或封裝尺寸因而成為重要考慮因素。 理想情況下，單波束的整個方塊圖都應(yīng)當(dāng)整合到單個IC中；實際情形中，至少應(yīng)將上下變頻器和RF前端整合到單個RFIC中。 整合度和制程選擇在某種程度上是由應(yīng)用決定的，在下面的范例分析中將會提到這一點。
運用SiGe放大器減輕RFIC置入天線組件難度
此分析考慮一個典型基地臺天線系統(tǒng)，EIRP要求為60dBm。 假設(shè)條件如下：
． 組件增益=6dBi(瞄準(zhǔn)線)。
． 波形PAPR=10dB(采用QAM的OFDM)。
． P1dB時的功率放大器PAE=30%。
． 發(fā)射/接收開關(guān)損耗=2dB。
． 發(fā)射/接收工作周期=70%/30%。
． 數(shù)據(jù)串流數(shù)量=8。
． 各電路模塊的功耗基于現(xiàn)有技術(shù)。
該模型是建立在八組數(shù)據(jù)串流的基礎(chǔ)上，鏈接到不同數(shù)量的RF鏈上。 模型中的天線數(shù)量以八的倍數(shù)擴(kuò)大，最多512個組件。 圖2顯示功率放大器線性度隨著天線增益提高而變化的情況。
圖2 天線增益 vs. 功率放大器的輸出位準(zhǔn)需求。
須注意的是，由于開關(guān)損耗，放大器的輸出功率要比提供給天線的功率高2dB；當(dāng)給天線增加組件時，方向性增益隨著X軸對數(shù)值提高而線性提高，因此，各放大器的功耗要求降低。
為了便于說明，文中在曲線上迭加了技術(shù)圖，指示哪種技術(shù)對不同范圍的天線組件數(shù)量最佳。 須注意不同技術(shù)之間存在重迭，這是因為每種技術(shù)都有一個適用的值范圍。 另外，根據(jù)制程和電路設(shè)計實踐狀況，具體技術(shù)可以實現(xiàn)的性能也有一定范圍。
組件非常少時，各鏈需要高功率PA(GaN和GaAs)，但當(dāng)組件數(shù)量超過200時，P1dB降到20dBm以下，處于硅制程可以滿足的范圍。 當(dāng)組件數(shù)量超過500時，PA性能處于當(dāng)前CMOS技術(shù)就能實現(xiàn)的范圍。
現(xiàn)在考慮組件增加時天線Tx系統(tǒng)的功耗，如圖3所示。 同預(yù)期一樣，功耗與天線增益成反比關(guān)系，但有一個限值。 超過數(shù)百組件時，PA的功耗不再占主導(dǎo)地位，導(dǎo)致效益遞減。
圖3 天線增益vs.天線Tx部份的電力DC功率耗損。
整個系統(tǒng)的功耗如圖4所示(包括發(fā)射器與接收器)。 如預(yù)期一樣，接收器的功耗隨著RF鏈的增加而線性提高。 若將不斷下降的Tx功耗曲線迭加在不斷上升的Rx功耗曲線上，會觀察到一個最低功耗區(qū)域。
圖4 整體天線數(shù)組的DC功率耗損vs.天線增益。
本例中，最低值出現(xiàn)在大約128個組件時。 回顧圖2出示的技術(shù)圖，要利用128個組件實現(xiàn)60dBm的EIRP，最佳PA技術(shù)是GaAs。
雖然使用GaAs PA可以實現(xiàn)最低的天線功耗和60dBm EIRP，但這可能無法滿足系統(tǒng)設(shè)計的全部要求。 前面提到，很多情況下要求將RFIC放在天線組件的λ/2間距以內(nèi)。 使用GaAs發(fā)射/接收模塊可提供所需的性能，但不滿足尺寸約束條件。 為了利用GaAs發(fā)射/接收模塊，須要采用其他封裝和布線方案。
優(yōu)先選擇可能是增加天線組件數(shù)量以使用整合到RFIC中的SiGe BiCMOS功率放大器。 圖4顯示，若將組件數(shù)量加倍，達(dá)到約256時，SiGe放大器便能滿足輸出功率要求。 功耗的增幅很小，而且可以把SiGe BiCMOS RFIC放到天線組件(28 GHz)的λ/2間距以內(nèi)。
將這一做法擴(kuò)展到CMOS，發(fā)現(xiàn)CMOS也能實現(xiàn)整體60dBm EIRP，但從技術(shù)圖看，組件數(shù)量還要加倍。 因此，這種方案會導(dǎo)致尺寸和功耗增加，考慮到電流技術(shù)限制，CMOS方法不是可行的選擇。
考慮訊號鏈/IC制程優(yōu)勢確定最佳方案
因此，本文分析建議，若同時考慮功耗和整合尺寸的話，當(dāng)前實現(xiàn)60dBm EIRP天線的最佳方案是將SiGe BiCMOS技術(shù)整合到RFIC中。 然而，如果考慮將更低功耗的天線用于CPE，那么CMOS當(dāng)然是可行的方案。
此一分析是基于當(dāng)前可用技術(shù)，但毫米波硅制程和設(shè)計技術(shù)正在取得重大進(jìn)步。 我們預(yù)計未來的硅制程會有更好的能效和更高的輸出功率能力，將能實現(xiàn)更小的尺寸并進(jìn)一步優(yōu)化天線尺寸。
隨著5G的到來日益臨近，設(shè)計人員將持續(xù)遇到挑戰(zhàn)。 為毫米波無線電應(yīng)用確定最佳技術(shù)方案時，考慮訊號鏈的所有方面和不同IC制程的各種優(yōu)勢是有益的。
上一篇：超八成集成電路公司業(yè)績預(yù)增，三安光電部分芯片價格下降
下一篇：7nm ASIC:傳聯(lián)發(fā)科首次打進(jìn)蘋果供應(yīng)鏈
推薦閱讀
史海拾趣
成立于2004年的珠海艾派克微電子有限公司，在創(chuàng)業(yè)初期便致力于集成電路芯片設(shè)計領(lǐng)域的探索。公司憑借著對CPU設(shè)計技術(shù)、多核SoC專用芯片設(shè)計技術(shù)、安全芯片設(shè)計技術(shù)等核心技術(shù)的深入研究，逐步在行業(yè)內(nèi)積累了良好的口碑。這一時期，艾派克堅持以市場需求為導(dǎo)向，不斷優(yōu)化產(chǎn)品性能，為公司的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
EOS POWER INDIA Pvt公司成立于1991年，由美國加利福尼亞州幾位電力電子領(lǐng)域的先驅(qū)創(chuàng)立。成立之初，EOS就致力于電力電子技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，特別是在電源解決方案方面。通過引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和工藝，EOS在印度市場上逐步建立起自己的品牌形象，并開始為本地客戶提供優(yōu)質(zhì)的電源產(chǎn)品和服務(wù)。
DBS Microwave Inc公司起源于XXXX年，當(dāng)時由幾位志同道合的電子工程師創(chuàng)立。他們共同意識到，隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，微波器件的市場需求將會急劇增長。于是，他們憑借豐富的專業(yè)知識和對市場趨勢的敏銳洞察，決定專注于研發(fā)和生產(chǎn)高質(zhì)量的微波射頻器件。起初，公司面臨著資金緊張、市場競爭激烈等諸多挑戰(zhàn)，但創(chuàng)始人團(tuán)隊?wèi){借堅韌不拔的精神和對技術(shù)的執(zhí)著追求，逐步在市場上嶄露頭角。
在穩(wěn)步發(fā)展國內(nèi)市場的同時，CST積極拓展國際市場。公司建立了分布世界各地的銷售渠道，與多家國際知名企業(yè)建立了長期穩(wěn)定的合作關(guān)系。通過不斷的市場拓展和品牌建設(shè)，CST在國際市場上樹立了良好的企業(yè)形象和品牌形象。
在創(chuàng)立初期，永源微電子便注重技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新。公司投入大量資源，在BCD工藝、VD-Planarprocess、VD-Trenchprocess、SJ-Mos、SGT-Mos、Rad-Hard-Mos等領(lǐng)域取得了長足進(jìn)展，并成功實現(xiàn)了量產(chǎn)。隨著技術(shù)的突破，永源微電子的產(chǎn)品線也逐漸從MOSFET拓展到橋驅(qū)Driver等更廣泛的領(lǐng)域。這些技術(shù)成果不僅提升了公司的核心競爭力，也為公司贏得了更多客戶的認(rèn)可。
|
1 充分了解各方的設(shè)計需求，確定合適的解決方案 啟動一個硬件開發(fā)項目，原始的推動力會來自于很多方面，比如市場的需要，基于整個系統(tǒng)架構(gòu)的需要，應(yīng)用軟件部門的功能實現(xiàn)需要，提 ...… 查看全部問答∨ |
|
|
反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計算 開關(guān)電源原理與設(shè)計（連載22） 1-7-3．反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計算 反激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計算基本上與正激式變壓器開關(guān)電源電路參數(shù)計算一樣，主要對儲能濾波電感、儲能濾波電容，以及開關(guān)電源變壓器的參數(shù)進(jìn)行計算。 1-7-3-1．反激式變壓器開關(guān)電源儲能濾波電容 ...… 查看全部問答∨ |
|
|
EALGE準(zhǔn)備在5月20號開展中文在線研討會，有興趣的同學(xué)可以聽一下。 下面是截圖，我不曉得怎么讓網(wǎng)站顯示html源代碼的頁面。 加入研討會的鏈接：http://www.element-14.com/community/events/2589 &nb ...… 查看全部問答∨ |
? 精通嵌入式系統(tǒng)開發(fā)和VxWorks嵌入式操作系統(tǒng)； ? 熟悉交換機(jī)和路由器中的通用協(xié)議，有過相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)驗； ? 從事過高端交換機(jī)和高端路由器開發(fā)者優(yōu)先； ...… 查看全部問答∨ |
|
如果想創(chuàng)業(yè)，你最先想用WINCE做什么產(chǎn)品 如果想創(chuàng)業(yè)，你最先想用WINCE做什么產(chǎn)品 做技術(shù)的很多人都有自己創(chuàng)業(yè)的想法，想自己做大，做強，不用看老板的臉色，但如果你精通WINCE及其它技能，你最想做什么產(chǎn)品？ 歡迎大家參與… 查看全部問答∨ |
|
|
將一個有線信號轉(zhuǎn)為無線信號（master 發(fā)送）， slave接收后 同步恢復(fù)出信號，該信號的速率為300k。 由于本人不太懂RF的芯片， 希望能詳細(xì)的說下方案。… 查看全部問答∨ |
- 消息稱“果鏈”廠商共達(dá)電聲起訴蘋果專利侵權(quán)，索賠近 1.43 億元4 月 22 日消息，“果鏈”廠商共達(dá)電聲的一則專利侵權(quán)訴訟案引起市場關(guān)注。據(jù)共達(dá)電聲 4 月 15 日公告：日前，公司合法持有的“具有 ...
- 新一代視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)H.266走向主流，頭部視頻平臺滲透率超70%視頻技術(shù)前沿研究與應(yīng)用研討會近期在北京舉行，活動由阿里巴巴達(dá)摩院舉辦，中國網(wǎng)絡(luò)視聽協(xié)會副會長陶嘉慶等行業(yè)專家出席。...
- 三星第三次延長屏幕“綠線”換屏期限：可惜中國用戶無緣三星印度公司再次延長了Galaxy系列手機(jī)屏幕顯示“綠線”問題的免費換屏服務(wù)期限。此次延長是自2023年9月首次推出該服務(wù)以來的第三次，新的 ...
- 智啟存儲未來，華邦電子攜三大產(chǎn)品矩陣亮相2025慕尼黑上海電子展全球半導(dǎo)體存儲解決方案領(lǐng)導(dǎo)廠商華邦電子今日正式亮相2025年慕尼黑上海電子展（N5館309展位）...
- OPPO 推出搭載超聲波指紋的新一代影像旗艦Find X8 Ultra4月10日，OPPO正式發(fā)布了Find X8系列新品，包括Find X8s、Find X8s+以及年度影像旗艦Find X8 Ultra，新產(chǎn)品在設(shè)計、影像、性能和系統(tǒng) ...
- 愛簿智能開創(chuàng)“算力本”新時代：AIBOOK讓人人都成為開發(fā)者
- 中國發(fā)布HDMI和DisplayPort替代方案：GPMI接口來了
- 果鏈巨頭緊急回應(yīng)美對華關(guān)稅：影響有限 進(jìn)口商承擔(dān)主要成本
- 第一臺算力本AIBOOK重磅亮相
XCV300-4HQ240I- 高通攜手中國“汽車朋友圈”亮相2025上海車展： 加速駕駛輔助普惠，推動艙駕創(chuàng)新升級
- 工業(yè)市場正在快速回暖，德州儀器如何重塑電力電子市場？
- 特斯拉：美國交付的Model Y/3電池包已實現(xiàn)100%美國生產(chǎn)
- 地平線與博世深化合作，攜手為多家車企提供輔助駕駛產(chǎn)品
- 強化中國市場戰(zhàn)略布局，德州儀器正靈活應(yīng)對全球關(guān)稅挑戰(zhàn)
- Molex莫仕通過本地合作和創(chuàng)新加強支持中國汽車行業(yè)
- 貿(mào)澤開售Texas Instruments適用于高分辨率AR HUD的 全新DLP4620S-Q1 0.46"汽車數(shù)字微鏡器件
- ROHM推出高功率密度的新型SiC模塊，將實現(xiàn)車載充電器小型化！
- 用上車規(guī)級UFS 4.0，讓出行變得高效且可靠
- 車載測試技術(shù)解析：聚焦高帶寬、多通道同步采集與協(xié)議分析
- Follow me第二季第3期來啦！與得捷一起解鎖高性能開發(fā)板【EK-RA6M5】超能力！
- 等你報名做客黑科技直播間：基于 TI DLP®技術(shù)的工業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用介紹
- 有獎直播|ADI電機(jī)控制解決方案
- ST電機(jī)評測有獎大作戰(zhàn)：領(lǐng)取任務(wù)卡，一起啃電機(jī)驅(qū)動難題！
- 喜大普奔，起底USB Tybe-C 五大干貨！
- 【EEWORLD第二十九屆】2011年08月社區(qū)明星人物揭曉！
- 是德科技電子書，下載有禮進(jìn)行時！
- 您的電路保護(hù)有足夠的空間嗎？Littelfuse的881系列保險絲迎接這一挑戰(zhàn)
- 待機(jī)時可卷曲至「消失」，LG 展示最具未來感電視， 但它會成為電視的未來嗎？
- 2019年01月10日最新科技巨頭AR/VR專利報告
- 手機(jī)之后，彩電能否憑全面屏差異化突圍？
- 最新PC銷量排行榜單出爐：蘋果出貨量下滑 聯(lián)想重回第一
- 吳恩達(dá)新研究：AI看心電圖，診斷心律失常準(zhǔn)確率超過人類醫(yī)生
- 法雷奧：“VR感知＋遠(yuǎn)程控制”會是自動駕駛新的切入點么？
- 關(guān)于超低功耗MCU，您就不看看瑞薩電子的RL78么？
- 彩電市場打響巨屏新競賽，激光OLED狹路相逢誰是勇者？
- Socionext攜手大連東顯 共同開發(fā)車載圖像領(lǐng)域
- 商用無人機(jī)系統(tǒng)（UAS）市場蛋糕越來越大，將達(dá)到151億美元
京公網(wǎng)安備 11010802033920號