這樣做意味著：

 

通道越多
，基站內外的射頻功率就越高
，如此會加劇相互無幹擾的通道之間隔離的問題。

為了在高功率信號下保持可靠性，接收器前端組件必須提高動態範圍性能。

解決方案的尺寸非常重要。

隨著電子設備和發射器功率不斷增加，必須解決熱管理問題。

為了尋求更高的數據速率來支持各種無線服務和不同的傳輸方案，係統設計人員麵臨著電路更複雜，同時必須滿足類似的尺寸、功(gong)率(lv)和(he)成(cheng)本(ben)預(yu)算(suan)的(de)境(jing)況(kuang)。在(zai)基(ji)站(zhan)塔(ta)中(zhong)增(zeng)加(jia)更(geng)多(duo)收(shou)發(fa)通(tong)道(dao)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)更(geng)高(gao)的(de)吞(tun)吐(tu)量(liang)，但(dan)在(zai)更(geng)高(gao)的(de)射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)等(deng)級(ji)上(shang)實(shi)現(xian)每(mei)個(ge)通(tong)道(dao)，與(yu)將(jiang)係(xi)統(tong)的(de)複(fu)雜(za)度(du)和(he)成(cheng)本(ben)保(bao)持(chi)在(zai)可(ke)接(jie)受(shou)的(de)水(shui)平(ping)一(yi)樣(yang)重(zhong)要(yao)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)更(geng)高(gao)的(de)射(she)頻(pin)功(gong)率(lv)，硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)在(zai)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)設(she)計(ji)中(zhong)沒(mei)有(you)太(tai)多(duo)選(xuan)擇(ze)
，而(er)是(shi)依(yi)賴(lai)於(yu)需(xu)要(yao)高(gao)偏(pian)置(zhi)功(gong)率(lv)和(he)複(fu)雜(za)外(wai)設(she)電(dian)路(lu)的(de)傳(chuan)統(tong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)來(lai)實(shi)現(xian)
，這(zhe)使(shi)得(de)實(shi)現(xian)設(she)計(ji)目(mu)標(biao)時(shi)更(geng)加(jia)困(kun)難(nan)。

 

ADI公司最近推出適合時分雙工(TDD)係統的多芯片模塊
，其中集成低噪聲放大器(LNA)和高功率開關。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549係列涵蓋1.8 GHz至5.3 GHz蜂窩頻段，針對 M-MIMO天線接口進行了優化設計。該全新係列器件通過矽工藝集成高功率開關以及GaAs工藝集成高性能低噪聲放大器
，兼具高射頻功率處理能力和高集成度
，無需犧牲任何一方麵——可謂兩全其美。

 

雙通道架構

 

M-MIMO RF前端設計的ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549應用框圖如圖1所示。該器件通道中集成高功率開關和兩級LNA。在收發器以接收模式運行期間，開關將輸入信號路由至LNA輸入。在發射模式期間
，輸入路由至50 Ω端電極，以確保與天線接口正確匹配，並將LNA與天線的任何反射功率隔離。集成式雙通道架構允許設計人員輕鬆擴展MIMO

，使其超過傳統設備8×8（8發射器×8接收器）配置的限製，達到16×16、32×32、64×64，甚至更高。

圖1.M-MIMO射頻前端框圖。

 

寬工作帶寬

 

ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549的增益特性及其頻率覆蓋範圍如圖2所示。各器件針對常用的蜂窩頻段進行了優化，並與同一設計中使用的其他調諧組件（例如功率放大器和濾波器）保持一致。

 

圖2.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549增益特性

 

高功率保護開關

 

該器件內含通過矽工藝設計的大功率開關，不需要采用任何外部組件來產生偏置。此開關基於5 V單電源運行
，電流消耗僅為10 mA，可以直接與標準數字微控製器連接，無需采用任何負電壓或電平轉換器。與采用基於PIN二極管開關的實現方案相比，矽開關可以為用戶節省約80%的偏置功率和90%的電路板空間。

 

該開關在連續運行時可處理峰均比(PAR)為9 dB的10 W平均射頻信號，在故障情況下可承受兩倍額定功率。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549是市場上首批具備10 W功率處理能力的產品，因此特別適用於高功率M-MIMO設計。如果每個天線元件可以傳輸更多的功率，那麼就可以減少傳輸通道的數量，並從基站中獲取相同的射頻功率。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549架構如圖3所示，從中可以看出，兩個通道的大功率開關都由同一器件引腳供電和控製。LNA則有自己的電源和控製信號設計。

 

圖3.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549電路架構

 

低噪聲係數

 

兩級LNA通過GaAs工藝進行設計，采用5 V單電源供電，無需采用任何外部偏置電感器。增益在頻率範圍內具有平坦特性，在高增益模式和低增益模式下可分別編程至32 dB和16 dB。該器件還具有低功耗模式
，以節省偏置電源，其中LNA可以在傳輸操作期間關閉電源。該器件的噪聲係數為1.45 dB（包括開關的插入損耗），非常適合用於高功率和低功率M-MIMO係統。圖4顯示ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549在指定頻段的噪聲係數性能。

 

圖4.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549噪聲係數

 

小尺寸，外部組件數量最少

 

除了電源引腳上的初級解耦電容和射頻信號引腳上的隔直電容外
，該器件不需要任何調諧或匹配元件。射頻輸入和輸出在50 Ω匹配。LNA設計中集成了匹配和偏置電感。這減少了昂貴組件（如電感）的材料成本，也簡化了相鄰收發器之間的通道間串擾的硬件設計。此器件采用6 mm × 6 mm表貼封裝
，具有散熱增強底板。該器件在-40°C到+105°C的額定殼溫範圍內工作。所有三個芯片都具有相同的封裝
，采用相同的引腳排列配置。可以在同一電路板上互換使用。圖5顯示該器件如何安裝在其評估板上。評估板可以直接從ADI或通過其分銷商獲取。

 

圖5.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549評估板

 

（來源：ADI公司，作者：Bilge Bayrakci  ）