高功率硅开关节省大规模MIMO RF前端设计中的偏置功率和外部组件
多输入、多输出 (mimo) 收发器架构广泛用于高功率 rf 无线通信系统的设计。作为迈入 5g 时代的一步，覆盖蜂窝频段的大规模 mimo 系统目前正在城市地区进行部署，以满足用户对于高数据吞吐量和一系列新型业务的新兴需求。高度集成的单芯片射频收发器解决方案 (例如，adi 新推出的 adrv9008/adrv9009产品系列) 的面市促成了此项成就。在此类系统的 rf 前端部分仍然需要实现类似的集成，意在降低功耗 (以改善热管理) 和缩减尺寸(以降低成本)，从而容纳更多的 mimo 通道。
mimo 架构允许放宽对放大器和开关等构建模块的 rf 功率要求。然而，随着并行收发器通道数目的增加，外围电路的复杂性和功耗也相应升高。adi 采用硅技术的新型高功率开关专为简化rf 前端设计而研发，免除外围电路的需要并将功耗降至可忽略不计的水平。adi 采用硅技术的新型高功率开关为 rf 设计人员和系统架构师提供了提高其系统复杂度的灵活性，且不会让 rf前端成为其设计瓶颈。
在时分双工 (tdd) 系统中，天线接口纳入了开关功能，以隔离和保护接收器输入免受发送信号功率的影响。该开关功能可直接在天线接口上使用 (在功率相对较低的系统中，如图 1 所示)，或在接收路径中使用 (针对较高功率应用，如图 2 所示)，以保证正确接至双工器。在开关输出上设有一个并联支路将有助改善隔离性能。
图 1. 天线开关。
图 2. lna 保护开关。
基于 pin 二极管的开关具备低插入损耗特性和高功率处理能力，一直是优选解决方案。然而，在大规模 mimo 系统的设计中，它们需要高偏置电压以施加反向偏置 (用于提供隔离) 和高电流以施加正向偏置 (用于实现低插入损耗)，这就变成了缺点。图 3示出了一款用于基于 pin 二极管的开关及其外设的典型应用电路。三个分立的 pin 二极管通过其偏置电源电路施加偏置，并通过一个高电压接口电路进行控制。
图 3. pin 二极管开关。
adi 的新款高功率硅开关更适合大规模 mimo 设计。它们依靠单5 v 电源供电运行，偏置电流小于 1 ma，并且不需要外部组件或接口电路。图 4 中示出了内部电路架构。基于 fet 的电路可采用低偏置电流和低电源电压工作，因而将功耗拉低至可忽略的水平，并可在系统级上帮助热管理。除了易用性之外，该器件架构还可提供更好的隔离性能，因为在 rf 信号路径上纳入了更多的并联支路。
图 4. adrv9008/adrv9009 硅开关。
图 5 并排对比了单层 pcb 设计上基于 pin 二极管的开关和新型硅开关的印刷电路板 (pcb) 原图。与基于 pin 二极管的开关相比，硅开关所占用的 pcb 面积不到其 1/10。它简化了电源要求，且不需要高功率电阻器。
图 5. 基于 pin 二极管的开关设计与硅开关的并排比较。
adi 的高功率硅开关能够处理高达 80 w 的 rf 峰值功率，这足以满足大规模 mimo 系统的峰值平均功率比要求，并留有裕量。表 1列出了 adi 专为不同的功率级别和各种封装类型而优化的高功率硅开关系列。这些器件继承了硅技术的固有优势，而且与替代方案相比，可实现更好的 esd 坚固性和降低部件与部件间的差异。
产品型号 频率 插入损耗 隔离 平均功率 峰值功率 封装
adrf5130 0.7 ghz 至 3.5 ghz 0.6 db, 2.7 ghz
0.7 db, 3.8 ghz 45 db, 3.8 ghz 20 w 44 w 4 mm × 4 mm
adrf5132 0.7 ghz 至 5.0 ghz 0.60 db, 2.7 ghz
0.65 db, 3.8 ghz
0.90 db, 5.0 ghz 45 db, 3.8 ghz
45 db, 5.0 ghz 3.2 w 20 w, 3.8 ghz
10 w, 5.0 ghz 3 mm × 3 mm
adrf5160 0.7 ghz 至 4.0 ghz 0.8 db, 2.7 ghz
0.9 db, 3.8 ghz 48 db, 3.8 ghz 40 w 88 w 5 mm × 5 mm
大规模 mimo 系统将继续发展，并将需要进一步提高集成度。adi 的新型高功率硅开关技术很适合多芯片模块 (mcm) 设计，将lna 一起集成，以提供面向 tdd 接收器前端的完整、单芯片解决方案。另外，adi 还将调高新设计的频率，并将引领针对毫米波5g 系统的相似解决方案。随着adi 将其高功率硅开关产品系列扩展到了 x 波段频率和更高的常用频段，电路设计人员和系统架构师还将在其他应用 (例如相控阵系统) 中受益于 adi 新型硅开关。
500元以内的蓝牙耳机哪个好？500价位蓝牙耳机推荐
蓝牙/UWB室内定位方案选择注意点有哪些？
最新酷睿i9-9900K极限超频频率达7.6GHz成目前最高记录
SX1276/SX1278-137MHz 至1020MHz 低功耗远距离收发器
一篇文章带你读懂5G到底有多厉害
高功率硅开关节省大规模MIMO RF前端设计中的偏置功率和外部组件
关于自动驾驶商业化的好处和所遭遇的挑战介绍
中国联通与中国旅游集团将共同探索5G技术在文化旅游领域的创新应用
特朗普承诺帮助ZTE恢复业务
华光光电推出半导体激光泵浦固体激光器
DC-DC转换设计：功率转换中的开关稳压器与线性稳压器
通信行业里的“网管”到底是什么
NRK3302语音识别芯片智能窗帘上的语音方案
割集法
怎样控制步进电机快慢_步进电机不用脉冲如何驱动
一文看懂选择车载导航GPS模块厂家的技巧？
儒卓力携手威世为客户提供面向未来的电力电子解决方案
如何使用Spring Boot 2.x和Redis执行异步任务？
魅族宣布搭载骁龙888的新机将在 2021年春季发布
SPI与I2C的异同及优缺点
mimo 架构允许放宽对放大器和开关等构建模块的 rf 功率要求。然而，随着并行收发器通道数目的增加，外围电路的复杂性和功耗也相应升高。adi 采用硅技术的新型高功率开关专为简化rf 前端设计而研发，免除外围电路的需要并将功耗降至可忽略不计的水平。adi 采用硅技术的新型高功率开关为 rf 设计人员和系统架构师提供了提高其系统复杂度的灵活性，且不会让 rf前端成为其设计瓶颈。
在时分双工 (tdd) 系统中，天线接口纳入了开关功能，以隔离和保护接收器输入免受发送信号功率的影响。该开关功能可直接在天线接口上使用 (在功率相对较低的系统中，如图 1 所示)，或在接收路径中使用 (针对较高功率应用，如图 2 所示)，以保证正确接至双工器。在开关输出上设有一个并联支路将有助改善隔离性能。
图 1. 天线开关。
图 2. lna 保护开关。
基于 pin 二极管的开关具备低插入损耗特性和高功率处理能力，一直是优选解决方案。然而，在大规模 mimo 系统的设计中，它们需要高偏置电压以施加反向偏置 (用于提供隔离) 和高电流以施加正向偏置 (用于实现低插入损耗)，这就变成了缺点。图 3示出了一款用于基于 pin 二极管的开关及其外设的典型应用电路。三个分立的 pin 二极管通过其偏置电源电路施加偏置，并通过一个高电压接口电路进行控制。
图 3. pin 二极管开关。
adi 的新款高功率硅开关更适合大规模 mimo 设计。它们依靠单5 v 电源供电运行，偏置电流小于 1 ma，并且不需要外部组件或接口电路。图 4 中示出了内部电路架构。基于 fet 的电路可采用低偏置电流和低电源电压工作，因而将功耗拉低至可忽略的水平，并可在系统级上帮助热管理。除了易用性之外，该器件架构还可提供更好的隔离性能，因为在 rf 信号路径上纳入了更多的并联支路。
图 4. adrv9008/adrv9009 硅开关。
图 5 并排对比了单层 pcb 设计上基于 pin 二极管的开关和新型硅开关的印刷电路板 (pcb) 原图。与基于 pin 二极管的开关相比，硅开关所占用的 pcb 面积不到其 1/10。它简化了电源要求，且不需要高功率电阻器。
图 5. 基于 pin 二极管的开关设计与硅开关的并排比较。
adi 的高功率硅开关能够处理高达 80 w 的 rf 峰值功率，这足以满足大规模 mimo 系统的峰值平均功率比要求，并留有裕量。表 1列出了 adi 专为不同的功率级别和各种封装类型而优化的高功率硅开关系列。这些器件继承了硅技术的固有优势，而且与替代方案相比，可实现更好的 esd 坚固性和降低部件与部件间的差异。
产品型号 频率 插入损耗 隔离 平均功率 峰值功率 封装
adrf5130 0.7 ghz 至 3.5 ghz 0.6 db, 2.7 ghz
0.7 db, 3.8 ghz 45 db, 3.8 ghz 20 w 44 w 4 mm × 4 mm
adrf5132 0.7 ghz 至 5.0 ghz 0.60 db, 2.7 ghz
0.65 db, 3.8 ghz
0.90 db, 5.0 ghz 45 db, 3.8 ghz
45 db, 5.0 ghz 3.2 w 20 w, 3.8 ghz
10 w, 5.0 ghz 3 mm × 3 mm
adrf5160 0.7 ghz 至 4.0 ghz 0.8 db, 2.7 ghz
0.9 db, 3.8 ghz 48 db, 3.8 ghz 40 w 88 w 5 mm × 5 mm
大规模 mimo 系统将继续发展，并将需要进一步提高集成度。adi 的新型高功率硅开关技术很适合多芯片模块 (mcm) 设计，将lna 一起集成，以提供面向 tdd 接收器前端的完整、单芯片解决方案。另外，adi 还将调高新设计的频率，并将引领针对毫米波5g 系统的相似解决方案。随着adi 将其高功率硅开关产品系列扩展到了 x 波段频率和更高的常用频段，电路设计人员和系统架构师还将在其他应用 (例如相控阵系统) 中受益于 adi 新型硅开关。
500元以内的蓝牙耳机哪个好？500价位蓝牙耳机推荐
蓝牙/UWB室内定位方案选择注意点有哪些？
最新酷睿i9-9900K极限超频频率达7.6GHz成目前最高记录
SX1276/SX1278-137MHz 至1020MHz 低功耗远距离收发器
一篇文章带你读懂5G到底有多厉害
高功率硅开关节省大规模MIMO RF前端设计中的偏置功率和外部组件
关于自动驾驶商业化的好处和所遭遇的挑战介绍
中国联通与中国旅游集团将共同探索5G技术在文化旅游领域的创新应用
特朗普承诺帮助ZTE恢复业务
华光光电推出半导体激光泵浦固体激光器
DC-DC转换设计：功率转换中的开关稳压器与线性稳压器
通信行业里的“网管”到底是什么
NRK3302语音识别芯片智能窗帘上的语音方案
割集法
怎样控制步进电机快慢_步进电机不用脉冲如何驱动
一文看懂选择车载导航GPS模块厂家的技巧？
儒卓力携手威世为客户提供面向未来的电力电子解决方案
如何使用Spring Boot 2.x和Redis执行异步任务？
魅族宣布搭载骁龙888的新机将在 2021年春季发布
SPI与I2C的异同及优缺点