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一文读懂28GHz 5G通信频段射频前端模块

作者:时间:2018-06-11来源:电子产品世界收藏

  尽管通信系统需要线性放大来保持调制保真度,但为了提供一个便于比较的性能指标,还是有必要测量输出P1dB和PAE。测量所得性能如图8所示,可见P1dB在20.2dBm左右,并在饱和时上升到21dBm。的发射通道PAE约为20%,仅在该频带的高段略有下降。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201806/381406.htm


  图8:发射通道测得的P1dB和PAE随频率的变化关系

  如上所述,该的设计是为了实现从P1dB回退7dB左右时的最佳性能指标(OIP3和PAE)。具体指标是在100MHz间隔的双频测试中,IMD3(三阶交调项)相对于所需有用信号,要低-35dBc。这个工作点很接近于该射频前端将用于的系统的设定要求。

  图9显示了在-35dBc的IMD3点工作时,测量和仿真的PAE和总射频输出功率的关系图。测得的PAE达到较好的6.5%,主要是由于PA被设计工作在深AB类。总射频输出功率大约为13.5dBm,这对应于+28dBm的OIP3功率。


  图9:7dB功率回退下发射通道测试和仿真所得的功率和PAE比较。

  根据片上射频通道功率检测器的特性,可通过一个直流电压监测射频输出功率的大小。图10给出了温度补偿检测器输出电压“Vref-Vdet”(mV为单位,对数坐标)与输出功率(单位dBm)的关系,包含了超过15dB的变化范围。在对数坐标下这个特性关系是线性的,使得功率监测更容易。


  图10:28GHz时射频前端模块发射通道的片上功率检测器输出特性曲线

  当使用的接收通道时,PA被关闭,“Vctrl1”设置为0V,LNA被偏置在+4V电源下10mA左右,此时在“LNA_Vsense”引脚上观察到3.9V电压。图11给出了测量和仿真增益和噪声系数(NF)的比较。测得的小信号增益约为13.5dB,整个频段的增益平坦度达到±0.3dB。接收通道具有极佳的噪声系数,从27到29GHz的典型值为3.3dB,且仿真和测量到的性能之间具有良好的一致性。


  图11:接收通道测试和仿真所得增益与噪声系数

  接收通道也具有相当不错的线性度,且只消耗不大的功率(只有40mW:4V时10mA)。诸如P1dB和OIP3等关键指标在整个频段分别为6.2和21dBm左右。图12是测试所得P1dB和OIP3随频率变化的关系。


  图12:接收通道测试所得P1dB和OIP3

  4.结论

  本文介绍的射频前端MMIC将在未来的28GHz频段系统中发挥关键作用。该模块已经验证可以满足集成到毫米波相控阵或波束切换终端的所有要求,并提供卓越的发射通道线性度和效率,同时还有出色的接收噪声系数。发射和接收通道的关键性能指标都达到了设计要求,使得该模块非常适合毫米波5G应用。该芯片还包括了多种实用的功能,如发射功率检测器、发射和接收赋能电路,SPDT译码器电路和接收偏置监测电路。采用最先进的0.15μm增强型砷化镓PHEMT工艺实现。该模块非常易于使用常见的多通道ADC和DAC芯片进行控制和监测。此外,该模块可方便地封装在一个紧凑且低成本的5mm × 5mm QFN表贴塑料封装中。


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关键词: 5G FEM

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