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毫米波mmWave频率的速度和容量为5G应用提供超强动力

2020-05-19 10:53 次阅读

(文章来源:EEWORLD)

毫米波依靠超高的mmWave频率的速度和容量为5G应用提供超强动力。毫米波5G,也被称为mmWave——是下一代移动应用基础。我们将解释它是什么,以及在需要高容量、低延迟网络的地区,它将如何影响5G网络。下一代5G网络不仅将在大范围内提供无处不在的可靠覆盖,还将能够为关键任务应用、大规模物联网部署和全新业务运营提供动力,所有这些都需要快速、高容量、超低延迟的连接。

为了实现这一目标,移动运营商需要使用比前几代移动技术更广泛的频谱。和低频段和中频段混合的4G网络一样,5G网络也是如此。至关重要的是,频谱是一种有限的资源。随着世界各国政府和监管机构认识到5G网络的潜在经济和社会效益,各方已共同努力释放尽可能多的频谱。目前人们开始注意以前被认为不适合移动网络的波段,包括高范围毫米波(mmWave)。

早在移动通信的重要性被认识到之前,许多毫米波频段就分配给了其他用户群体,如军事或公共活动行业,因此毫米波频谱具有很高的溢价。尽管低频段700MHz可能有助于将5G传播到农村地区,但它不适合在繁忙的城市地区提供所需的可靠连接。高频段在有限的地理区域内提供了巨大的容量。所以mmWave在5G推广中的关键是在人口密集的城市地区,那里需要高容量——换句话说,那里有很多设备。

然而,mmWave也并非没有挑战。首先,这些信号不会走得那么远。mmWave之前一直被移动设备所排斥,因为它的短距离和窄波长很容易受到大气条件的影响。一种被称为“降雨减弱”的效应,因为降雨吸收无线电信号并造成干扰。从技术上讲,mmWave指的是微波和红外线之间的频率,在24GHz到300GHz之间。这些电波目前被用于科学研究,武器系统,甚至警察的测速枪。

人们认为26GHz - 100MHz频段是移动网络的最大机遇。然而,正是先前不受欢迎的mmWave特性使得它非常适合5G。这是因为它依赖于微基础设施的使用,比如分布在密集城市位置的小单元。这一点,加上高频段频率将是5G网络的关键特征。因此,mmWave只需要在有限的范围内使用,而短波长可以最大限度地减少来自其他蜂窝数据的干扰,从而提高频谱的效率。mmWave频谱比目前的4G技术使用更高的频率。

毫米波mmWave频率的速度和容量为5G应用提供超强动力

由联合国下属的国际电信联盟组织的四年一次的监管机构和政府会议——2019年世界无线电通信大会(WRC-19),与会代表确定了若干个可用于5G网络的mmWave频段。其中包括24.25-27.5 GHz、37-43.5 GHz、45.5-47 GHz、47.2-48.2和66-71 GHz。对这些波段的正式识别,为全球统一、测试和标准化铺平了道路——降低了成本,缩短了上市时间。这些协定还确保对邻近波段的频谱用户,例如气象服务,实行保障措施。

mmWave频谱的高容量和超快速度将使许多5G应用不太适合低频段。虽然预计大多数商业5G网络将至少提供1Gbps,但是mmWave理论的最大值传输值是10Gbps。GSMA预计,未来15年全球将有5650亿美元的GDP和1520亿美元的税收来自mmWave5G服务。这相当于该时期所有5G网络预计经济价值的四分之一。

每个国家都有自己的分配频谱给那些希望在这些频段上运营的公司的方式。在美国3月5日举行的最后一轮毫米波拍卖会上,37千兆赫、39千兆赫和47千兆赫频段被拍卖。总销售额达到了75.58亿美元,几乎是之前两次mmWave拍卖的总和的三倍,24GHz频段的总销售额为20亿美元,28GHz频段的总销售额为7亿美元。威瑞森和美国电话电报公司(AT&T)占据了最大的市场份额,共花费30亿美元,获得了数千个新的mmWave许可证。

尽管出现了疫情大流行,各国仍在推进各自的计划,将mmWave频谱分配给出价最高的国家。例如,芬兰电信监管机构Traficom已经宣布,它计划在5月份继续拍卖5G频谱。此次拍卖将包括3张26GHz频段的牌照,每张牌照提供覆盖整个芬兰大陆的800MHz频段,起拍价为700万欧元。注册必须在2020年5月20日前提交给芬兰交通和通信机构Traficom,获胜者可以在7月1日开始网络建设。

最早使用5G毫米波的例子是固定无线接入(FWA)[1]宽带。4G驱动的FWA的速度、可靠性和固定连接的体验往往无法与之相比。数据上限也是一个巨大的障碍,尤其是当你考虑到家庭宽带用户比移动用户消耗更多的数据。Ovum表示,目前英国家庭平均每月消费190GB,到2023年,由于视频流服务、在线游戏和其他应用程序的普及,这一数字将增加到516GB。5G不受4G的限制,可以帮助满足这一需求。

商用5G FWA网络使用mmWave频谱的试验已经达到了1-3Gbps,而分析人士认为,在真实世界环境下,80 - 100mbps的一致性速度是可以达到的。在美国,AT&T和Verizon都在美国主要城市提供5G FWA,为只有一家固定电缆供应商的地区提供了一个现实的选择。尽管如此,英国目前有三家公司在伦敦市中心提供5G FWA网络,而政府则希望在英国一些地区提供最低标准的宽带网络,在这些地区,光纤的商业化推广在经济上并不可行。

(责任编辑:fqj)

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HMC8200 800 MHz - 4000 MHz中频发射器

ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

和特点 单芯片多频段3G收发器兼容3GPP 25.104第9版WCDMA/HSPA标准 覆盖UMTS频段频段I至VI和VIII至X的本地区域BS级 直接变频发射机和接收机 WCDMA和GSM接收基带滤波器选项 易于使用,校准工作量极小自动Rx直流失调控制简便的增益、频率和模式编程 低电源电流接收电流:50 mA(典型值)发射电流:50 mA至100 mA(随输出功率变化) 6 mm × 6 mm、40引脚LFCSP封装 只需极少的外部器件集成多频段多模式监控无Tx SAW或Rx级间SAW滤波器集成电源管理集成频率合成器,包括PLL环路滤波器集成PA偏置控制DAC/GPO 欲了解更多特性,请参考数据手册 产品详情 ADF4602是一款3G收发器IC,具有无与伦比的集成度和特性集合,非常适合提供蜂窝固定移动融合(FMC)服务的高性能3G毫微微蜂窝。只需少数几个外部器件,便能实现完整的多频段收发器。单个器件支持UMTS频段1至6和8至10。接收机基于直接变频架构,这种架构是高度集成的宽带CDMA (WCDMA)接收机的理想选择,可通过完全集成所有级间滤波来减少物料用量。前端含有三个高性能单端低噪声放大器(LNA),使该器件能支持三频段应用。单端输入结构可简...
发表于 02-22 15:33 147次 阅读
ADF4602 单芯片、多频段3G毫微微蜂窝收发器

HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

和特点 转换增益: 12.5 dB(典型值) 镜像抑制: 28 dBc(典型值) 噪声系数: 5 dB(典型值) 针对1 dB压缩(P1dB)的输入功率: -9 dBm(典型值) 输出三阶交调截点(IP3): -1 dBm(典型值) 输出二阶交调截点(IP2): 20 dBm(典型值) RFIN上6倍本振(LO)泄漏: -40 dBm(典型值) IFOUT上1倍LO泄漏: -50 dBm(典型值) 射频(RF)回波损耗: 5 dB(典型值) LO回损: 20 dB(典型值) 裸片尺寸: 3.599 mm × 2.199 mm × 0.05 mm产品详情 HMC7586是一款集成E频段的砷化镓(GaAs)单芯片微波集成电路(MMIC)同相和正交(I/Q)下变频器芯片,工作频率范围为71 GHz至76 GHz。 HMC7586在整个频段内提供12.5 dB小信号转换增益和28 dBc镜像抑制性能。 该器件采用低噪声放大器,后接由6倍倍频器驱动的图像抑制混频器。 该镜像抑制混频器使得低噪声放大器之后无需使用滤波器。 可针对直接变频应用提供差分I和Q混频器输出。 或者,可利用外部90°混合型器件和两个外部180°混合型器件将输出合并,以实现单边带应用。 所有数据包括IF端口上1 mil金线焊的效应。应用 E频段通信系统 高容量无线回程 测试与测量...
发表于 02-22 15:31 28次 阅读
HMC7586 71 GHz至76 GHz,E频段I/Q下变频器

HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 噪声系数:8 dB(典型值) 接收器增益:0 - 70 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 可编程基带增益和滤波器带宽 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成AM和FM检波器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的75引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6301是一款完整的毫米波接收器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm × 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,包括低噪声放大器(LNA)、镜像抑制滤波器、RF至IF下变频器、IF滤波器、I/Q下变频器和频率合成器。该接收器的工作频率范围为57 GHz至64 GHz,双边调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250 MHz、500 MHz或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64 QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256 QAM的调制。通过通用模拟基带I/Q接口提供对各种调制格式的支持。接收器器件还内置AM和FM检波器以便解调开关键控(OOK)、频移键控(FSK)或最小...
发表于 02-22 15:14 80次 阅读
HMC6301 毫米波接收器,57 GHz - 64 GHz

ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

和特点 用于单端接收机(Rx)输入和本振(LO)输入的集成巴伦 Rx通道增益: 22 dB 噪声系数(NF): 10 dB P1dB: −10 dBm LO输入范围: -8 dBm至+5 dBm Rx至IF隔离: 30 dB RF信号带宽: 250 MHz Rx输出阻抗: 900 Ω差分 LO输入缓冲器: 24 GHz RF和LO S11(50 Ω时): -5 dB 集成模拟输出的温度传感器:±5° 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):500 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5904是一款4通道、24 GHz接收机下变频器。 每个通道包含一个集成片内巴伦的单端RF输入,后接差分低噪声放大器(LNA),以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。 RF LO路径还有片内巴伦。 片内寄存器通过简单的三线式接口进行控制。 ADF5904采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。 应用 汽车雷达 工业雷达 微波(μW)雷达传感器 方框图...
发表于 02-22 15:07 181次 阅读
ADF5904 4通道、24 GHz接收机下变频器

ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

和特点 RF 前端集成了 RF 巴伦和 LNA双平衡有源混频器,带高动态范围 IF 放大器具有低相位噪声和多核 VCO 的小数 N 频率合成器采用集成 LDO 稳压器的 5 V 电源供电输出 P1dB:7 dBm输出 IP3:16 dBm转换增益:36 dB噪声指数:7 dBRF 输入频率范围:16.95 GHz 至 22.05 GHz内部 LO 频率范围:16.75 GHz 至 21.15 GHzIF 频率范围:900 MHz 至 2500 MHz单端 50 Ω 输入阻抗和 75 Ω IF 输出阻抗可通过 4 线 SPI 编程32 引脚, 5 mm × 5 mm LFCSP 产品详情 ADMV4420 是一款高度集成的双平衡有源混频器,集成了小数 N 分频频率合成器,非常适合下一代 K 波段卫星通信。RF 前端由集成的 RF 巴伦和低噪声放大器(LNA)组成,可实现最佳的 7 dB 单边带噪声指数,同时最大限度地减少外部元件。此外,高动态范围 IF 输出放大器提供 36 dB 的标称转换增益。集成的低相位噪声、小数 N 分频锁相环(PLL),带有多核压控振荡器(VCO)和内部 2 倍乘法器,可为双平衡混频器产生必要的片内 LO 信号,无需外部频率合成。多核 VCO 使用内部自动校准程序,使得 PLL 可选择必要设置,并锁定约 400 μs。...
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ADMV4420 具有集成小数 N 分频 PLL 和 VCO 的 K 波段下变频器

ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

和特点 24 GHz 至 24.25 GHz VCO(工业、科学和医疗(ISM)射频频段) 双通道 24 GHz 功率放大器,输出为 8 dBm 单端输出 具有静音功能的双通道多路复用输出 可编程输出功率 LO 输出缓冲区 射频频率范围:24 GHz 至 24.25 GHz 功率控制检波器 辅助 8 位 ADC 高速和低速 FMCW 斜坡生成 25 位固定模数可实现亚赫兹频率分辨率 PFD 频率高达 110 MHz 归一化相位本底噪声为 −222 dBc/Hz 可编程电荷泵电流 ±5°C 温度传感器 4 线 SPI ESD 性能 HBM:2000 V CDM:250 V 符合汽车应用要求 产品详情 ADF5902 是一款 24 GHz 变送器(Tx)单片微波集成电路(MMIC),具有片内 24 GHz 压控振荡器(VCO)。VCO 具有分数 N 频率合成器,并具有波形生成功能、可编程网格阵列(PGA)和用于雷达系统的双变送器通道。片内 24 GHz VCO 为两个变送器通道和本地振荡器(LO)输出生成 24 GHz 信号。每个变送器通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器的控制都是通过简单的四线串行外设接口(SPI)实现的。ADF5902 采用紧凑式 32 引脚 5 mm × 5 mm LFCSP 封装。应用...
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ADF5902 24 GHz、ISM 频段、多频道 FMCW 雷达变送器

ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

和特点 24 GHz至24.25 GHz压控振荡器(VCO) 具有8 dBm输出的2通道24 GHz功率放大器(PA) 单端输出 具有静音功能的2通道Muxed输出 可编程输出功率 N分频器TX输出(鉴频器) 24GHz LO输出缓冲器 250MHz信号带宽 电源控制检波器 辅助8位ADC ±5°C温度传感器 4线式串行外设接口(SPI) 静电放电(ESD)性能 人体模型(HBM):2000 V 充电器件模型(CDM):250 V 通过汽车应用认证 产品详情 ADF5901是一款24 GHz Tx单片微波集成电路(MMIC),片内集成24 GHz VCO和PGA,并有两个Tx通道,适用于雷达系统。片内24 GHz VCO产生用于2个Tx通道和LO输出的24 GHz信号。每个Tx通道包含一个功率控制电路。还有一个片内温度传感器。所有片内寄存器均通过简单的4线式接口进行控制。ADF5901采用紧凑型32引脚、5 mm × 5 mm LFCSP封装。应用 汽车雷达 工业雷达 微波雷达传感器 工业传感器 精密仪器 油箱液位传感器 智能传感器 开门 节能 商用传感器:对象检测和跟踪 汽车、船舶、飞机和UAV(无人机):防撞 智能运输系统:智能交通监控和控制 监控和安全 方框图...
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ADF5901 24GHz VCO + PGA + 2通道PA输出

HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz

和特点 频段:57 - 64 GHz RF信号带宽:最高达1.8 GHz 针对1 dB压缩的输出功率:15 dBm 增益:5 - 35 dB 数字和模拟RF和IF增益控制 集成频率合成器 集成镜像抑制滤波器 部分外置的环路滤波器 支持外部LO 片内温度传感器 支持256-QAM调制 集成MSK调制器 通用模拟I/Q基带接口 三线式串行数字接口 符合RoHS标准的65引脚晶圆级球栅阵列封装 产品详情 HMC6300BG46是一款完整的毫米波发射器集成电路,采用符合RoHS标准的6 mm x 4 mm晶圆级球栅阵列(WLBGA)封装,工作频率范围为57 GHz至64 GHz,调制带宽高达1.8 GHz。集成式频率合成器在250、500或540 MHz步长下进行调谐,具有出色的相位噪声,支持高达64-QAM的调制。或者,可以注入外部LO,它支持用户可选LO特性或相位相干发射和接收操作以及高达256-QAM的调制。通过通用模拟基带IQ接口提供对各种调制格式的支持。发射器芯片还支持专用FSK、MSK、OOK调制格式,从而实现更低成本和功耗的串行数据链路,而无需使用高速数据转换器。差分输出向100 Ω负载提供高达15 dBm的线性输出功率。同时支持单端操作,最高12 dBm。与HMC6301BG46一起,完整的60 G...
发表于 02-22 12:05 164次 阅读
HMC6300 60 GHz毫米波发射器,57 GHz - 64 GHz