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重塑5G时代射频收发器的三个因素

星星科技指导员 来源:嵌入式计算设计 作者:Majeed Ahmad 2022-06-24 10:34 次阅读

射频RF收发器是无线设计的内在组成部分,正在 5G 领域进行彻底改造。这主要是因为大规模 MIMO、波束成形和多频段通信等新技术对更高容量的需求导致了高度集成的无线电解决方案的创建。

然而,在单个设备中促进接收和发送路径的射频收发器必须在实际尺寸、重量、功耗和成本限制范围内提高集成度。这导致了射频架构的快速转变。

以下是 5G 时代射频收发器演进的主要亮点。首先是射频收发器如何转向更宽的带宽和更高的速度。

1. 更宽的信号带宽

5G 的出现是为了通过新的无线电技术(如 MIMO、波束成形和高密度天线阵列)有效地提供更高的容量。在这里,RF 收发器通过提供更宽的频率范围为这种无线发电机做出了贡献,为工程师提供了在宽频率范围内设计应用的灵活性。

以 Analog Devices Inc. 的ADRV9009射频收发器为例。它提供高达 200 MHz 的信号带宽——是上一代收发器芯片的两倍——以适应新兴 5G 无线网络对天线密度和扩展网络容量的要求基础设施设备。

RF 收发器可在 75 MHz 至 6 GHz 范围内进行调谐,以支持 2G、3G、4G 和 5G 无线网络,并且适用于所有频段和功率变体。它是一种基于时分双工 (TDD) 技术的单芯片解决方案,既适用于 5G 等宽带服务,也适用于军事通信和信号情报等窄带应用。

同样,MaxLinear 的四射频收发器针对有源天线系统 (AAS) 进行了优化,以促进大规模 MIMO 应用。MxL1500 收发器针对低功耗设计进行了优化,信号带宽高达 200 MHz,而 MxL1600 收发器提供高达 400 MHz 的信号带宽。

RF 收发器提供更宽的频率范围和更高的瞬时带宽的能力与高度集成的无线电解决方案交织在一起,这些解决方案可以吸收更多组件并缩小芯片尺寸。下一节将介绍射频收发器的集成方面。

2. 高度集成的解决方案

在 5G 时代,我们看到了从包含大量分立元件的特定频段设计向单芯片收发器解决方案的转变。这些单芯片设备正在采用创新的射频架构,将集成提升到一个全新的水平。

首先,这些单芯片收发器集成了主要的射频构建模块,例如 I/Q 调制器、压控振荡器 (VCO)、功率放大器 (PA)、低噪声放大器 (LNA)、可编程增益放大器 (PGA) ,和SPI控制接口

接下来,MaxLinear 的MxL1500 和 MxL1600等 RF 收发器能够将四个发射器、四个接收器和最多两个反馈接收器封装在一个设备中。根据 MaxLinear 的说法,这可以将功耗降低多达 50%。

德州仪器TI) 的双通道和四通道射频采样收发器还提供了一个案例研究,说明现代射频收发器芯片的集成度如何提高。双通道AFE7422和四通道AFE7444收发器允许无线设计人员使用单个芯片支持多达 8 根天线和 16 个 RF 频段。

这些收发器使工程师能够直接将输入频率采样到 C 波段,而无需额外的频率转换级(图 2)。这反过来又消除了本地振荡器、混频器、放大器和滤波器。它还优化了收发器与天线的接近度,从而促进了高频和高密度天线阵列中的数字波束成形。

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图 2:TI 的四通道 AFE7444 器件绕过额外的频率转换级这一事实导致高通道数系统的显着改进。

此外,TI 的射频采样收发器在单个芯片中集成了四个模数转换器ADC) 和四个数模转换器DAC),从而显着缩短了设计周期。结果,工程师最终花费的时间比他们在测试分立射频组件上花费的时间要少得多。

3. 令人难以置信的缩小射频收发器

RF 收发器中集成和小型化的影响越来越大,这带来了另一个关键的设计优势:消除了分立元件。高度集成的收发器无需外部 RF 分立,可降低总体成本、缩小尺寸并为电路板放置提供灵活性。

例如,与分立式射频采样数据转换器相比,TI 的射频采样收发器尺寸为 17 毫米 x 17 毫米,声称可节省 75% 的电路板空间。同样,ADI 的 ADRV9009 RF 收发器替换了 20 个组件,将功耗降低了一半,并将封装尺寸缩小了 60%。

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图 3:ADI 的 ADRV9009 片上系统 (SoC) 无线电解决方案通过处理片上本地振荡器 (LO) 同步简化了数字波束成形设计,因此无需外部 LO。

ADRV9009 收发器芯片(图 3)集成了辅助功能,包括 ADC、DAC、用于功率放大器的通用输入/输出 (GPIO) 和射频前端控制。它还集成了合成器和数字信号处理 (DSP) 功能。

本文中概述的射频收发器芯片展示了这些半导体无线电解决方案如何在缩小物理尺寸的同时显着扩展功能。此外,这些单芯片解决方案还附带软件工具、参考设计以及评估和原型设计平台。

审核编辑:郭婷

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    44是双轨极低压差稳压器,能够提供超过3.0 A的输出电流,典型的贴壁电压为115 mV。在满载电流下。这些器件具有陶瓷和其他低ESR输出电容的稳定性。该系列包含可调输出电压版本,输出电压低至0.8 V.内部保护功能包括内置热关断和输出电流限制保护。提供用户可编程的软启动和电源良好引脚。 NCV59744采用QFN20-5x5-0.65P封装。 类似产品: NCV59744 NCV59748 NCV59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90 90 压差电压(V) 0.115 0.060...
    发表于 07-30 18:02 466次 阅读

    NCV8665 LDO稳压器 150 mA 低压差 低Iq 高PSRR

    5是一款精密5.0 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现30μA的典型静态接地电流。 NCV8665的引脚与NCV8675和NCV4275引脚兼容,当输出电流较低且需要非常低的静态电流时,它可以替代这些器件。输出电压精确到±2.0%,在满额定负载电流下最大压差为600 mv。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V固定输出电压,输出电压精度为2%(3.3 V和2.5 V可根据要求提供) 能够提供最新的微处理器 最大40 A静态电流,负载为100uA 满足100μA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 保护: -42 V反向电压保护短路 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 AEC-Q100合格 符合自动资格认证要求 极低压降电压 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 17:02 353次 阅读
    NCV8665 LDO稳压器 150 mA 低压差 低Iq 高PSRR

    NCV8664 LDO稳压器 150 mA 低Iq

    4是一款精密5.0 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为150 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现典型的22μA静态接地电流。输出电压精确到±2.0%,在满额定负载电流下最大压差为600 mV 。 内部保护,防止输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 NCV8664的引脚和功能与NCV4264和NCV4264-2兼容,当需要非常低的静态电流时,它可以替代这些部件。 特性 优势 负载100μA时最大30μA静态电流 会见新车制造商最大模块静态电流要求(最大100μA)。 保护: -42 V反向电压保护短路保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 极低压降电压 可以在低输入电压下启动时运行。 5.0 V和3.3V固定输出电压,2%输出电压精度 AEC-Q100合格 汽车 应用 车身和底盘 动力总成 发动机控制模块 信息娱乐,无线电 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 17:02 533次 阅读
    NCV8664 LDO稳压器 150 mA 低Iq

    NCV8675 LDO稳压器 350 mA 低压差 低Iq 高PSRR

    5是一款精密5.0 V和3.3 V固定输出,低压差集成稳压器,输出电流能力为350 mA。仔细管理轻负载电流消耗,结合低泄漏过程,可实现34μA的典型静态接地电流。 内部保护免受输入瞬态,输入电源反转,输出过流故障和芯片温度过高的影响。无需外部元件即可实现这些功能。 NCV8675引脚与NCV4275引脚兼容,当需要非常低的静态电流时,它可以替代该器件。对于D 2 PAK-5封装,输出电压精确到±2.0%,对于DPAK-5封装,输出电压精确到±2.5%,在满额定负载电流下,最大压差为600 mV。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2%或2.5% 能够提供最新的微处理器 负载为100uA时最大34uA静态电流 满足100uA最大模块汽车制造商点火关闭静态电流要求 保护: -42 V反向电压保护短路 在任何汽车应用中都不需要外部组件来实现保护。 AEC-Q100 Qualifie d 符合自动资格认证要求 极低压降电压 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 16:02 419次 阅读
    NCV8675 LDO稳压器 350 mA 低压差 低Iq 高PSRR

    NCV59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声

    49是一款3 A超低压差(LDO)稳压器,能够提供超过3 A的输出电流,典型压差为120 mV。在满载电流下。输出电压可调低至0.8 V.内部保护功能包括热关断和输出电流限制保护。其他功能包括用户可编程软启动和电源就绪。 NCV59749采用5x5 QFN20封装。 类似产品: NCV59744 NCV59748 NCV59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90 90 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 Wettable Flank 否 是 否 特性 优势 120mV Typ。完全3A负载下降 能够以非常小的Vin - Vout电压余量运行 0.8V至3.6V输出电压范围 非常适合低输出电压操作 0.8V至5.5V输入电压范围 低输入电压应用的出色解决方案 25uVrms的输出噪声 噪音的理想选择敏感应用 快速瞬态响应 非常适合高速数字应用中的电压调节选择 输出电流超过3.0 A 快速瞬态响应 可编程软启动 打开排水电源良好输出 使用任何类型的输出电容器稳定 应用 终端产品 汽车 网络和电信 工业 低电压,高电流FPGA,DSP电...
    发表于 07-30 15:02 380次 阅读

    NCV4264-2 LDO稳压器 100 mA 低Iq 高PSRR

    4-2功能和引脚与NCV4264引脚兼容,具有更低的静态电流消耗。其输出级提供100 mA,输出电压精度为+/- 2.0%。在100 mA负载电流下,最大压差为500 mV。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流,负载为100μA 处于待机模式时可以节省电池寿命。 保护: - 42 V反向电压保护短路保护热过载保护 无需外部元件在任何汽车应用中都需要保护。 极低压差 可以在低输入电压下启动时运行。 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2% AEC-Q100合格 应用 终端产品 车身和底盘 动力总成 发动机控制模块 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 13:02 432次 阅读
    NCV4264-2 LDO稳压器 100 mA 低Iq 高PSRR

    NCV4264 LDO稳压器 100 mA 高PSRR

    4是一款宽输入范围,精密固定输出,低压差集成稳压器,满载电流额定值为100 mA。输出电压精确到±2.0%,在100 mA负载电流下最大压差为500 mV。 内部保护免受45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 5.0 V和3.3 V固定输出电压和2.0%输出电压精度 严格的监管限制 非常低的辍学 可以在低输入电压下启动时运行。 保护: -42 V反向电压保护短路保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 AEC-Q100合格 符合汽车资格标准 应用 终端产品 车身与底盘 动力总成 发动机控制模块 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 13:02 963次 阅读
    NCV4264 LDO稳压器 100 mA 高PSRR

    NCV4264-2C LDO稳压器 100 mA 低Iq 高PSRR

    4-2C是一款低静态电流消耗LDO稳压器。其输出级提供100 mA,输出电压精度为+/- 2.0%。在100 mA负载电流下,最大压差为500 mV。它具有内部保护,可防止45 V输入瞬变,输入电源反转,输出过流故障和过高的芯片温度。无需外部组件即可启用这些功能。 特性 优势 最大60μA静态电流,负载为100μ 在待机模式下节省电池寿命。 极低压降500 mV( max)100 mA负载电流 可以在低输入电压下启动时运行。 故障保护: -42 V反向电压保护短路/过流保护热过载保护 在任何汽车应用中都不需要外部组件来启用保护。 5.0 V和3.3 V固定输出电压,输出电压精度为2%,在整个温度范围内 AEC-Q100合格 应用 终端产品 发动机控制模块 车身和底盘 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 13:02 624次 阅读
    NCV4264-2C LDO稳压器 100 mA 低Iq 高PSRR

    NCV8772 LDO稳压器 350 mA 低Iq

    2是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8772可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至24μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 Enable功能可用于进一步降低关断模式下的静态电流至1μA。 NCV8772包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 超低静态电流24μA典型 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过...
    发表于 07-30 12:02 433次 阅读

    NCV8770 LDO稳压器 350 mA 低Iq

    0是350 mA LDO稳压器,集成了复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8770可用于恶劣的汽车环境。超低静态电流(典型值低至21μA)使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。当点火开关关闭时,模块保持活动模式时,此功能尤其重要。 NCV8770包含电流限制,热关断和反向输出电流保护等保护功能。 特性 优势 固定输出电压为5 V 非常适合为微处理器供电。 2%输出电压上升至Vin = 40 V 通过负载突降维持稳压电压。 输出电流高达350 mA 我们广泛的汽车调节器产品组合允许您选择适合您应用的汽车调节器。 RESET输出 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 汽车的NCV前缀 符合汽车现场和变更控制& AEC-Q100资格要求。 低压差 在低输入电压下维持输出电压调节(特别是在汽车起动过程中)。 典型值为21μA的超低静态电流 符合最新的汽车模块要求小于100μA。 热关机 保护设备免受高温下的永久性损坏。 短路 保护设备不会因电流过大而在芯片上产生金属开路。 非常广泛的Cout和E...
    发表于 07-30 12:02 290次 阅读

    NCP59749 LDO稳压器 3A 超低压降 高PSRR 低噪声 带偏置轨

    49是一款3 A超低压差(LDO)稳压器,能够提供超过3 A的输出电流,典型压差为120 mV。在满载电流下。输出电压可调低至0.8 V.内部保护功能包括热关断和输出电流限制保护。其他功能包括用户可编程软启动和电源就绪。 NCP59749采用5x5 QFN20封装。 类似产品: NCP59744 NCP59748 NCP59749 输出电流(A) 3.0 1.5 3.0 噪声(μVRMS) 64.8 90.0 90.0 压差电压(V) 0.115 0.060 0.120 可润湿的侧翼 否 否 否 特性 优势 0.8V至3.6V输出电压范围 非常适合低输出电压操作 0.8V至5.5V输入电压范围 适用于低输入电压应用的出色解决方案离子 在完整的3.0 A负载下120 mV典型的压差。 最大限度地减少调节器的功率损失 120mV Typ。辍学@ 3A 能够以非常小的Vin - Vout电压余量运行 25uVrms的输出噪音 噪声敏感应用的理想选择 快速瞬态响应 非常适合高速数字应用中的电压调节选择 输出电流超过3.0 A 快速瞬态响应 可编程软启动 打开排水电源良好的产出 任何类型的输出都是稳定...
    发表于 07-30 07:02 589次 阅读

    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    0系列是一种线性稳压器和监控电路,包含许多基于微处理器的系统所需的监控功能。它专为设备和工业应用而设计,为设计人员提供了经济高效的解决方案,只需极少的外部组件。这些集成电路具有5.0 V / 100 mA稳压器,具有短路电流限制,固定输出2.6 V带隙基准,低电压复位比较器,带可编程迟滞的电源警告比较器,以及非专用比较器,非常适合微处理器线路同步。 其他功能包括用于低待机电流的芯片禁用输入和用于过温保护的内部热关断。 这些线性稳压器采用16引脚双列直插式热片封装,可提高导热性。 特性 5.0 V稳压器输出电流超过100 mA 内部短路电流限制 固定2.6 V参考 低压复位比较器 具有可编程迟滞的电源警告比较器 未提交的比较器 低待机当前 内部热关断保护 加热标签电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 06:02 283次 阅读
    MC33160 线性稳压器 100 mA 5 V 监控电路

    FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

    80是一款用于移动电源应用的低静态电流PMIC。 PMIC包含一个降压,一个升压和四个低噪声LDO。 特性 晶圆级芯片级封装(WLCSP) 可编程输出电压 软启动(SS)浪涌电流限制 可编程启动/降压排序 中断报告的故障保护 低电流待机和关机模式 降压转换器:1.2A,VIN范围: 2.5V至5.5V,VOUT范围:0.6V至3.3V 升压转换器:1.0A,VIN范围:2.5V至5.5V,VOUT范围:3.0V至5.7V 四个LDO:300mA,VIN范围:1.9V至5.5V,VOUT范围:0.8V至3.3V 应用 终端产品 电池和USB供电设备 智能手机 平板电脑 小型相机模块 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 04:02 634次 阅读
    FAN53880 一个降压 一个升压和四个LDO PMIC

    NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

    1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-30 00:02 477次 阅读

    NCV8187 1.2A LDO稳压器 低压差 低噪声 电源良好输出

    7是一款1.2 A LDO稳压器,具有低静态电流消耗(在整个温度范围内典型值为30μA),低压差,低输出噪声和非常好的PSRR。该稳压器集成了多种保护功能,如热关断,软启动,限流以及电源良好输出信号,便于MCU接口。 特性 优势 Low Vin 1.5 V 适用于DCDC的1.8V电压轨 超低噪声15μV rms 非常适合噪声敏感应用 1 kHz时PSRR高达75 dB 高功率输入纹波抑制,非常适合功耗敏感器件 低V out 从0.8 V 适用于低压申请 电力良好信号 Perfe ct用于铁路监测和/或排序 提供DFN6 2x2 mm和DFN8 3x3mm封装 可润湿侧面(针边电镀)改善热阻 150C工作结温 通过扩展实现更高的功率温度 应用 终端产品 RF,PLL,VCO和时钟电源 图像传感器电源 负载点 通信系统和信息娱乐 RF收发器 摄像头模块 Internet连接共享(ICS)网关服务器应用程序 MQB模块化架构 电路图、引脚图和封装图...
    发表于 07-29 23:02 510次 阅读

    NCP161 LDO稳压器 450 mA 超高PSRR 超低噪声

    是一款线性稳压器,能够提供450 mA输出电流。 NCP161器件旨在满足RF和模拟电路的要求,可提供低噪声,高PSRR,低静态电流和非常好的负载/线路瞬态。该器件设计用于1μF输入和1μF输出陶瓷电容。它有两种厚度的超小0.35P,0.65 mm x 0.65 mm芯片级封装(CSP),XDFN-4 0.65P,1 mm x 1 mm和TSOP5封装。 类似产品:
    发表于 07-29 21:02 676次 阅读

    AR0521 CMOS图像传感器 5.1 MP 1 / 2.5

    是一款1 / 2.5英寸CMOS数字图像传感器,有源像素阵列为2592(H)x 1944(V)。它通过滚动快门读数捕获线性或高动态范围模式的图像,并包括复杂的相机功能,如分档,窗口以及视频和单帧模式。它专为低亮度和高动态范围性能而设计,具有线路交错T1 / T2读出功能,可在ISP芯片中支持片外HDR。 AR0521可以产生非常清晰,锐利的数字图像,并且能够捕获连续视频和单帧,使其成为安全应用的最佳选择。 特性 5 Mp为60 fps,具有出色的视频性能 小型光学格式(1 / 2.5英寸) 1440p 16:9模式视频 卓越的低光性能 2.2 m背面照明像素技术 支持线路交错T1 / T2读出以启用ISP芯片中的HDR处理 支持外部机械快门 片上锁相环(PLL)振荡器 集成颜色和镜头阴影校正 精确帧率控制的从属模式 数据接口:♦HiSPi(SLVS) - 4个车道♦MIPI CSI-2 - 4车道 自动黑电平校准 高速可配置上下文切换 温度传感器 快速模式兼容2线接口 应用 终端产品 视频监控 高动态范围成像 安全摄像头 行动相机 车载DVR 电路图、引脚图和封装...
    发表于 07-29 16:02 1579次 阅读