在4G LTE蜂窝基站后期布置中，遍及选用大规模多路输入、多路输出(MIMO)无线电技能，特别是在密布的城市区域，小型蜂窝有效地填补了蜂窝掩盖的空白，一起进步了数据服务速度。此架构的成功清楚印证了其价值。由于这种架构自身具有所需的频谱功率和传输可靠性，它将成为新式的5G网络无线电的首选架构。让5G变成实际的应战在于，规划人员有必要大幅添加一起在多个频段运转的收发器通道的数量，一起将一切必要的硬件紧缩整合到与前一代设备相同巨细或更小的空间中。
这样做意味着：
u 通道越多，基站表里的射频功率就越高，如此会加重彼此无搅扰的通道之间阻隔的问题。
u 为了在高功率信号下坚持可靠性，接纳器前端组件有必要进步动态规模功能。
u 处理计划的尺度十分重要。
u 跟着电子设备和发射器功率不断添加，有必要处理热办理问题。
为了寻求更高的数据速率来支撑各种无线服务和不同的传输计划，体系规划人员面临着电路更杂乱，一起有必要满意相似的尺度、功率和本钱预算的境况。在基站塔中添加更多收发通道能够获得更高的吞吐量，但在更高的射频功率等级上完成每个通道，与将体系的杂乱度和本钱坚持在可接受的水平相同重要。为了完成更高的射频功率，硬件规划人员在射频前端规划中没有太多挑选，而是依赖于需要高偏置功率和杂乱外设电路的传统处理计划来完成，这使得完成规划方针时愈加困难。
ADI公司最近推出合适时分双工(TDD)体系的多芯片模块，其间集成低噪声放大器(LNA)和高功率开关。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549系列包含1.8 GHz至5.3 GHz蜂窝频段，针对 M-MIMO天线接口进行了优化规划。该全新系列器材经过硅工艺集成高功率开关以及GaAs工艺集成高功能低噪声放大器，兼具高射频功率处理才能和高集成度，无需献身任何一方面——可谓一举两得。
双通道架构
M-MIMO RF前端规划的ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549运用框图如图1所示。该器材通道中集成高功率开关和两级LNA。在收发器以接纳形式运转期间，开关将输入信号路由至LNA输入。在发射形式期间，输入路由至50 Ω端电极，以保证与天线接口正确匹配，并将LNA与天线的任何反射功率阻隔。集成式双通道架构答应规划人员轻松扩展MIMO，使其超越传统设备8×8（8发射器×8接纳器）装备的约束，到达16×16、32×32、64×64，乃至更高。
图1.M-MIMO射频前端框图。
宽作业带宽
ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549的增益特性及其频率掩盖规模如图2所示。各器材针对常用的蜂窝频段进行了优化，并与同一规划中运用的其他调谐组件（例如功率放大器和滤波器）坚持一致。
图2.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549增益特性
高功率维护开关
该器材内含经过硅工艺规划的大功率开关，不需要选用任何外部组件来发生偏置。此开关根据5 V单电源运转，电流耗费仅为10 mA，能够直接与规范数字微操控器衔接，无需选用任何负电压或电平转换器。与选用根据PIN二极管开关的完成计划比较，硅开关能够为用户节约约80%的偏置功率和90%的电路板空间。
该开关在接连运转时可处理峰均比(PAR)为9 dB的10 W均匀射频信号，在毛病情况下可接受两倍额外功率。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549是市场上第一批具有10 W功率处理才能的产品，因而特别适用于高功率M-MIMO规划。假如每个天线元件能够传输更多的功率，那么就能够削减传输通道的数量，并从基站中获取相同的射频功率。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549架构如图3所示，从中能够看出，两个通道的大功率开关都由同一器材引脚供电和操控。LNA则有自己的电源和操控信号规划。
图3.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549电路架构
低噪声系数
两级LNA经过GaAs工艺进行规划，选用5 V单电源供电，无需选用任何外部偏置电感器。增益在频率规模内具有平整特性，在高增益形式和低增益形式下可别离编程至32 dB和16 dB。该器材还具有低功耗形式，以节约偏置电源，其间LNA能够在传输操作期间封闭电源。该器材的噪声系数为1.45 dB（包含开关的插入损耗），十分合适用于高功率和低功率M-MIMO体系。图4显现ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549在指定频段的噪声系数功能。
图4.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549噪声系数
小尺度，外部组件数量最少
除了电源引脚上的初级解耦电容和射频信号引脚上的隔直电容外，该器材不需要任何调谐或匹配元件。射频输入和输出在50 Ω匹配。LNA规划中集成了匹配和偏置电感。这削减了贵重组件（如电感）的资料本钱，也简化了相邻收发器之间的通道间串扰的硬件规划。此器材选用6 mm × 6 mm表贴封装，具有散热增强底板。该器材在-40°C到+105°C的额外壳温规模内作业。一切三个芯片都具有相同的封装，选用相同的引脚摆放装备。能够在同一电路板上交换运用。图5显现该器材怎么装置在其评价板上。评价板能够直接从ADI或经过其分销商获取。
图5.ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549评价板
作者简介
Bilge Bayrakci于2009年参加ADI公司，是A射频和微波操控产品部的市场营销和产品司理。他具有 伊斯坦布尔技能大学的电气工程硕士学位，具有20多年半导体职业从业经历。
