Beamformer解决方案为5G毫米波任务注入活力

毫无疑问，毫米波波束成形技术对于5G的实现至关重要，因为它们能够解决传播损耗、高频传输和高精度信令问题。

为了满足这些需求，三家毫米波技术公司在夏季发布了创新解决方案。这些产品有望在5G应用中实现高效率和高可靠性。

在本文中，我们总结了这些毫米波波束形成创新，强调了它们在5G实现中的可行性。

 

基于SiGe工艺的模拟波束形成集成电路

恩智浦半导体于6月宣布将其最新的模拟波束成形解决方案MMW9012K和MMW9014K添加到其5G产品组合中。该公司利用其硅锗（SiGe）工艺将双极化支持纳入解决方案，使其能够实现高5G可靠性并最大限度地提高集成水平。

 

对于其MMW9012K波束成形IC，恩智浦利用其SiGe工艺引入了双极化支持。图像由恩智浦提供

 

基于5G技术的解决方案的这些改进显著降低了5G毫米波解决方案的成本、5G基站的规模和电流消耗。他表示，对高精度5G连接的需求日益增长，尤其是在人口密集的城市地区，这使得MMW9012K和MMW9014K对当今5G应用至关重要。

尽管这些地区需要基于高频和带宽的5G毫米波解决方案，但高频会缩短毫米波信号距离，导致其部署中的显著传播损耗。这些解决方案使设计者能够实现5G毫米波波束向客户的更精确引导，并提高整体系统的可靠性。

 

可通过LVDS或SPI编程

设计人员可以使用低压差分信号（LVDS）链路或高速串行外围接口（SPI）总线对MMW9012K和MMW9014K 4通道双极化模拟波束形成IC进行编程。

该解决方案提供8位相位和增益分辨率，每个信道包括发射（TX）和接收（RX）链。两条链路都提供移相器、缓冲器和可变增益放大器（VGA）。然而，恩智浦嵌入了片上功率检测器，用于监测传输过程中天线端口的功率水平。

恩智浦表示，该解决方案的FO-WLPBGA封装尺寸较小，可用于小型化密集型应用。设计师可以将MMW9012K和MMW9014K集成到相控阵天线（AESA）、无线基础设施、双极化天线以及5G NR、RAN和CPE应用中。在本文发布时，恩智浦似乎没有为这两种设备提供数据表。

 

每个通道的小占地面积波束形成器解决方案

随着对支持全球主流使用n257、n258和n260频段所需的下一代技术的需求不断增长，Psemi发布了其毫米波产品套件。该套件包括8信道波束成形前端PE188200和双信道上下转换器PE128300，这两个都是5G应用所必需的。

该公司表示，这些毫米波IC适用于多种应用，包括基于5G基站的天线系统、点对点无线电通信和5G客户设备。Psemi表示，它提供支持包和技术专业知识，以帮助设计师开发5G产品。

 

PE188200的功能框图，它是一种8信道波束成形前端。图片由Psemi提供

 

据说这两种IC都提供了关键的设计优势，如每个信道的占地面积小和广泛的中频到射频覆盖范围，但PE188200提供了天线设计灵活性和高精度毫米波波束形成，PE128300提供了低功耗和系统损伤最小化功能。PE188200和PE128300的产品简介中提供了更多信息。

Psemi说，因为它们是单片集成电路，所以这些IC可以使设计者在不需要额外布线的情况下构建大型阵列。此外，设计者可以通过将上下转换器与多达四个波束成形前端集成来实现混合波束成形和其他几种天线配置。

8信道波束成形前端的特点包括：

• 频率范围为26.5 GHz至29.5 GHz，覆盖n257频段
• 快速光束切换
• 四个双极性天线
• 50Ω 射频端口阻抗
• 512波束密集型片上存储器
• 基于SPI的编程
• 功率放大器和低噪声放大器集成

同时，Psemi的PE128300双通道上下转换器提供24.25 GHz至29.5 GHz的频率范围，支持n258和n257频段。此外，该IC能够在小于800ns的时间内实现超快TDD切换，与PE188100和PE188200波束成形IC兼容，以及基于单字节SPI命令的控制。

 

毫米波SDR的原型化解决方案

与此同时，Tmytek正专注于为5G应用启用毫米波软件定义无线电（SDR）功能。该公司发布了一种解决方案，该解决方案旨在帮助提高多个射频信道的增益和相位，并将SDR频谱扩展到5G FR2毫米波段，具有卓越的误差矢量幅值（EVM）性能。

该平台名为NI USRP SDR，包括UD Box 5G和BBox 5G系列箱级系统。它们共同为设计者提供了5G NR毫米波传输、分析和波束控制功能。Tmytek UD Box和BBox可以将低于6 GHz的信号转换为28 GHz，用于毫米波段内的5G NR FR2波形传输和分析，EVM质量高达400 MHz带宽/256 QAM。

 

左图显示了Bbox 5G波束形成器（底部）、UD Box 5G上/下转换器（中间）和基站模拟器（顶部）。右图显示了带有阵列天线的BBox 5G单元的特写。图片由Tmytek提供

 

Tmytek表示，这些解决方案的功能允许实时监控和超快速原型制作。它们提供了一个现成的波束管理平台，设计人员可以将其集成到毫米波应用程序中。设计师还可以将Tmytek的界面GUI-TMXLAB（TLK）与UD-Box和BBox解决方案集成，以改变波束角度，最大限度地提高信号质量。

UD Box最大限度地提高了低于6 GHz的仪器，为广泛的5G毫米波频谱提供了独立的解决方案，并简化了上下转换。同样，BBox解决方案提供高效的mmWave模拟波束形成、GUI和API控制的软件硬件集成，以及广泛应用的波束形成控制。

其中包括毫米波雷达、快速毫米波扫描信道探测系统和5G新型无线电毫米波（NR毫米波）波束成形空中（OTA）通信。