1、【Word版本下載可任意編輯】 ADI 高功率硅開關可節省大規模 MIMORF 前端設計中的偏置功率和外部組件 多輸入、多輸出 (MIMO) 收發器架構廣泛用于高功率 RF 無線通信系統的設計。作為邁入 5G 時代的一步，覆蓋蜂窩頻段的大規模 MIMO 系統目前正在城市地區開展部署，以滿足用戶對于高數據吞吐量和一系列新型業務的新興需求。高度集成的單芯片射頻收發器解決方案 (例如，ADI 新推出的 ADRV9008/ADRV9009產品系列) 的面市促成了此項成就。在此類系統的 RF 前端部分仍然需要實現類似的集成，意在降低功耗 (以改善熱管理) 和縮減尺寸(以降低成本)，從而容納更多的 MIM

2、O 通道。 MIMO 架構允許放寬對放大器和開關等構建模塊的 RF 功率要求。然而，隨著并行收發器通道數目的增加，外圍電路的復雜性和功耗也相應升高。ADI 采用硅技術的新型高功率開關專為簡化 RF 前端設計而研發，免除外圍電路的需要并將功耗降至可忽略不計的水平。ADI 采用硅技術的新型高功率開關為 RF 設計人員和系統架構師提供了提高其系統復雜度的靈活性，且不會讓 RF 前端成為其設計瓶頸。 在時分雙工 (TDD) 系統中，天線接口納入了開關功能，以隔離和保護接收器輸入免受發送信號功率的影響。該開關功能可直接在天線接口上使用 (在功率相對較低的系統中，如圖 1 所示)，或在接收路徑中使用 (針

3、對較高功率應用，如圖 2 所示)，以保證正確接至雙工器。在開關輸出上設有一個并聯支路將有助改善隔離性能。 圖 1.天線開關。 圖 2.LNA 保護開關。 基于 PIN 二極管的開關具備低插入損耗特性和高功率處理能力，一直是 解決方案。然而，在大規模 MIMO 系統的設計中，它們需要高偏置電壓以施加反向偏置 (用于提供隔離) 和高電流以施加正向偏置 (用于實現低插入損耗)，這就變成了缺點。圖 3 示出了一款用于基于 PIN 二極管的開關及其外設的典型應用電路。三個分立的 PIN 二極管通過其偏置電源電路施加偏置，并通過一個高電壓接口電路開展控制。 圖 3.PIN 二極管開關。 ADI 的新款高功

4、率硅開關更適合大規模 MIMO 設計。它們依靠單 5 V 電源供電運行，偏置電流小于 1 mA，并且不需要外部組件或接口電路。圖 4 中示出了內部電路架構。基于 FET 的電路可采用低偏置電流和低電源電壓工作，因而將功耗拉低至可忽略的水平，并可在系統級上幫助熱管理。除了易用性之外，該器件架構還可提供更好的隔離性能，因為在 RF 信號路徑上納入了更多的并聯支路。 圖 4.ADRV9008/ADRV9009 硅開關。 圖 5 并排比照了單層 PCB 設計上基于 PIN 二極管的開關和新型硅開關的印刷電路板 (PCB) 原圖。與基于 PIN 二極管的開關相比，硅開關所占用的 PCB 面積不到其 1/

5、10。它簡化了電源要求，且不需要高功率電阻器。 ADI 的高功率硅開關能夠處理高達 80 W 的 RF 峰值功率，這足以滿足大規模 MIMO 系統的峰值平均功率比要求，并留有裕量。表 1 列出了 ADI 專為不同的功率級別和各種封裝類型而優化的高功率硅開關系列。這些器件繼承了硅技術的固有優勢，而且與替代方案相比，可實現更好的 ESD 牢固性和降低部件與部件間的差異. 產品型號頻率插入損耗隔離平均功率峰值功率封裝 ADRF51300.7 GHz 至 3.5 GHz0.6 0.6 dB，2.7 GHz45 dB，3.8 GHz20 W44 W4 mm?x?4 mm 0.7 0.7 dB，3.8 G

6、Hz 45 dB，3.8 GHz20 W，3.8 GHz ADRF51320.7 GHz to 5.0 GHz0.60 dB，2.7 GHz45 dB，5.0 GHz3.2 W10 W，5.0 GHz3 mm?x?3 mm 0.65 dB，3.8 GHz 0.90 dB，5.0 GHz ADRF51600.7 GHz to 4.0 GHz0.8 0.8 dB，2.7 GHz48 dB，3.8 GHz40 W88 W5 mm?x?5 mm 0.9 0.9 dB，3.8 GHz 大規模 MIMO 系統將繼續發展，并將需要進一步提高集成度。ADI 的新型高功率硅開關技術很適合多芯片模塊 (MCM) 設計，將LNA 一起集成，以提供面向 TDD 接收器前端的完整、單芯片解決方案。另外，ADI 還將調高新設計的頻率，并將引領針對毫米