专为时分双工系统设计，“两全其美”的RF前端系列~

这样做意味着：

• 通道越多，基站内外的射频功率就越高，如此会加剧相互无干扰的通道之间隔离的问题。

• 为了在高功率信号下保持可靠性，接收器前端组件必须提高动态范围性能。

• 解决方案的尺寸非常重要。

• 随着电子设备和发射器功率不断增加，必须解决热管理问题。

为了寻求更高的数据速率来支持各种无线服务和不同的传输方案，系统设计人员面临着电路更复杂，同时必须满足类似的尺寸、功率和成本预算的境况。在基站塔中增加更多收发通道可以获得更高的吞吐量，但在更高的射频功率等级上实现每个通道，与将系统的复杂度和成本保持在可接受的水平一样重要。为了实现更高的射频功率，硬件设计人员在射频前端设计中没有太多选择，而是依赖于需要高偏置功率和复杂外设电路的传统解决方案来实现，这使得实现设计目标时更加困难。

ADI公司推出适合时分双工(TDD)系统的多芯片模块，其中集成低噪声放大器(LNA)和高功率开关。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549 系列涵盖1.8 GHz至5.3 GHz蜂窝频段，针对M-MIMO天线接口进行了优化设计。该全新系列器件通过硅工艺集成高功率开关以及GaAs工艺集成高性能低噪声放大器，兼具高射频功率处理能力和高集成度，无需牺牲任何一方面——可谓两全其美。

M-MIMO RF前端设计的ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549应用框图如图1所示。该器件通道中集成高功率开关和两级LNA。在收发器以接收模式运行期间，开关将输入信号路由至LNA输入。在发射模式期间，输入路由至50 Ω端电极，以确保与天线接口正确匹配，并将LNA与天线的任何反射功率隔离。集成式双通道架构允许设计人员轻松扩展MIMO，使其超过传统设备8×8（8发射器×8接收器）配置的限制，达到16×16、32×32、64×64，甚至更高。

图1. M-MIMO射频前端框图。

ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549的增益特性及其频率覆盖范围如图2所示。各器件针对常用的蜂窝频段进行了优化，并与同一设计中使用的其他调谐组件（例如功率放大器和滤波器）保持一致。

图2. ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549增益特性

该器件内含通过硅工艺设计的大功率开关，不需要采用任何外部组件来产生偏置。此开关基于5 V单电源运行，电流消耗仅为10 mA，可以直接与标准数字微控制器连接，无需采用任何负电压或电平转换器。与采用基于PIN二极管开关的实现方案相比，硅开关可以为用户节省约80%的偏置功率和90%的电路板空间。

该开关在连续运行时可处理峰均比(PAR)为9 dB的10 W平均射频信号，在故障情况下可承受两倍额定功率。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549是市场上首批具备10 W功率处理能力的产品，因此特别适用于高功率M-MIMO设计。如果每个天线元件可以传输更多的功率，那么就可以减少传输通道的数量，并从基站中获取相同的射频功率。ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549架构如图3所示，从中可以看出，两个通道的大功率开关都由同一器件引脚供电和控制。LNA则有自己的电源和控制信号设计。

图3. ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549电路架构。

两级LNA通过GaAs工艺进行设计，采用5 V单电源供电，无需采用任何外部偏置电感器。增益在频率范围内具有平坦特性，在高增益模式和低增益模式下可分别编程至32 dB和16 dB。该器件还具有低功耗模式，以节省偏置电源，其中LNA可以在传输操作期间关闭电源。该器件的噪声系数为1.45 dB（包括开关的插入损耗），非常适合用于高功率和低功率M-MIMO系统。图4显示ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549在指定频段的噪声系数性能。

图4. ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549噪声系数。

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，该器件不需要任何调谐或匹配元件。射频输入和输出在50Ω匹配。LNA设计中集成了匹配和偏置电感。这减少了昂贵组件（如电感）的材料成本，也简化了相邻收发器之间的通道间串扰的硬件设计。此器件采用6 mm × 6 mm表贴封装，具有散热增强底板。该器件在-40°C到+105°C的额定壳温范围内工作。所有三个芯片都具有相同的封装，采用相同的引脚排列配置。可以在同一电路板上互换使用。图5显示该器件如何安装在其评估板上。评估板可以直接从ADI或通过其分销商获取。

图5. ADRF5545A/ADRF5547/ADRF5549评估板。