這樣做意味著：

 

通道越多，基站內外的射頻功率就越高，如此會加劇相互無干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范圍性能。

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，系統設計人員面臨著電路更復雜，同時必須滿足類似的尺寸、功率和成本預算的境況。在基站塔中增加更多收發通道可以獲得更高的吞吐量，但在更高的射頻功率等級上實現每個通道，與將系統的復雜度和成本保持在可接受的水平一樣重要。為了實現更高的射頻功率，硬件設計人員在射頻前端設計中沒有太多選擇，而是依賴于需要高偏置功率和復雜外設電路的傳統解決方案來實現，這使得實現設計目標時更加困難。

 

ADI公司最近推出適合時分雙工(TDD)系統的多芯片模塊，其中集成低噪聲放大器(LNA)和高功率開關。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549系列涵蓋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。該全新系列器件通過硅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，無需犧牲任何一方面——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，并將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松擴展MIMO，使其超過傳統設備8×8（8發射器×8接收器）配置的限制，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范圍如圖2所示。各器件針對常用的蜂窩頻段進行了優化，并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

 

該器件內含通過硅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。此開關基于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制器連接，無需采用任何負電壓或電平轉換器。與采用基于PIN二極管開關的實現方案相比，硅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，因此特別適用于高功率M-MIMO設計。如果每個天線元件可以傳輸更多的功率，那么就可以減少傳輸通道的數量，并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制。LNA則有自己的電源和控制信號設計。

 

圖3.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549電路架構

 

低噪聲系數

 

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。增益在頻率范圍內具有平坦特性，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。該器件的噪聲系數為1.45 dB（包括開關的插入損耗），非常適合用于高功率和低功率M-MIMO系統。圖4顯示ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549在指定頻段的噪聲系數性能。

 

圖4.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549噪聲系數

 

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的額定殼溫范圍內工作。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  ）