Блог компании Qorvo AWMF-0145 Высокоинтегрированная однополяризация Quad Rx Beamformer

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. поставляет и перерабатывает высокоинтегрированный однополяризационный четырехканальный приемный формирователь луча Qorvo AWMF-0145.

I. AWMF-0145 Обзор продукта

Qorvo AWMF-0145 — это высокоинтегрированный однополяризационный четырехканальный приемный (Rx) формирователь луча, разработанный для миллиметровых 5G-приложений связи. Он является частью первого поколения коммерческих ИС формирователей луча Qorvo для миллиметровых 5G и одним из основных эталонных устройств для разработки и развертывания миллиметровых 5G-систем с фазированными антенными решетками. Разработанный специально для высокочастотного диапазона 37,1–40 ГГц и точно соответствующий определенному 3GPP диапазону миллиметровых 5G n260, этот чип использует однополяризационную архитектуру с 4×1 каналами, способную одновременно взаимодействовать с четырьмя излучающими элементами антенны. Он фокусируется на управлении ВЧ-лучом в приемной цепи, обеспечивая высокоточное, высокоскоростное и компактное решение для формирования луча для миллиметровых 5G-систем с фазированными антенными решетками.

Используя кремниевую четырехъядерную интегрированную архитектуру, AWMF-0145 высокоинтегрирует основные функции — такие как управление фазой, регулировка усиления, калибровка сигнала и мониторинг состояния — которые ранее выполнялись дискретными компонентами, тем самым значительно упрощая архитектуру аппаратного дизайна миллиметровых приемных решеток. Чип использует легкий корпус WLCSP (корпус на уровне пластины) и поддерживает монтаж методом flip-chip, что позволяет напрямую интегрировать его на плоские платы фазированных антенных решеток. Это значительно уменьшает размер оборудования и сложность проводки, делая его широко применимым для сценариев миллиметрового приема, таких как 5G базовые станции, малые соты, абонентское оборудование и легкие системы безопасности связи.

II. Основные функции и ключевые особенности AWMF-0145

1. Высокоточное двухрежимное цифровое управление

AWMF-0145 оснащен стандартной в отрасли двухпроцессорной архитектурой, включающей 5-битное управление фазой и 5-битное управление усилением, обеспечивая поддержку точной настройки параметров во время аналогового сканирования ВЧ-луча. 5-битное управление фазой обеспечивает точную пошаговую калибровку фазы принимаемого сигнала, эффективно компенсируя фазовые сдвиги, пространственные потери и фазовые ошибки в элементах решетки во время миллиметровой передачи, тем самым обеспечивая точность наведения луча; 5-битное управление усилением поддерживает независимую точную настройку усиления по четырем каналам, балансируя различия в амплитуде принимаемого сигнала между различными антенными элементами, подавляя межканальные помехи сигнала и значительно повышая согласованность и соотношение сигнал/шум принимаемых сигналов решетки. Двухрежимное 5-битное решение цифрового управления обеспечивает баланс между точностью управления и скоростью отклика, полностью удовлетворяя динамические требования к управлению высокоскоростного миллиметрового 5G-формирования луча.

2. Высокоскоростное переключение луча и механизм стабильного управления

Чип включает выделенные регистры хранения весов луча, способные предварительно хранить несколько наборов параметров управления лучом, устраняя необходимость в конфигурировании в реальном времени, точка за точкой, через внешний контроллер. Это обеспечивает быстрое переключение луча на миллисекундном уровне, идеально удовлетворяя динамические требования к отслеживанию луча в сценариях высокой скорости движения и динамического доступа нескольких пользователей в миллиметровых 5G-коммуникациях. Он также интегрирует модуль температурной адаптивной компенсации усиления, который в реальном времени отслеживает рабочую температуру чипа и автоматически корректирует параметры усиления канала в ответ на колебания температуры. Это решает общеотраслевые проблемы ослабления усиления при высоких температурах и дрейфа усиления при низких температурах в миллиметровых устройствах, обеспечивая стабильную работу приемного тракта во всем температурном диапазоне.

3. Комплексный мониторинг состояния и защита

Для соответствия требованиям надежности промышленных и телекоммуникационных операций, AWMF-0145 включает комплексные функции мониторинга состояния, поддерживая отчетность о температуре чипа в реальном времени и телеметрию мощности передачи. Это позволяет центральному контроллеру системы отслеживать рабочее состояние чипа в реальном времени, облегчая прогнозирование отказов и техническое обслуживание системы. Все выводы чипа включают структуры защиты от электростатического разряда (ESD), обеспечивая превосходную устойчивость к электростатическим помехам. Это эффективно противостоит электростатическим разрядам во время сборки и в условиях эксплуатации на открытом воздухе, снижая риск повреждения устройства и повышая долгосрочную эксплуатационную надежность оборудования.

4. Низкое энергопотребление, интегрированная архитектура и упрощенная схема питания

Устройство использует двухвольтовую схему питания, требующую только два низковольтных источника питания +1,8 В и 2,5 В для нормальной работы. Это простое решение питания устраняет необходимость в дополнительных высоковольтных источниках питания и сложных схемах регуляторов напряжения, эффективно снижая общее энергопотребление системы и стоимость проектирования источника питания. Высокоинтегрированная однокристальная архитектура устраняет необходимость в дискретных компонентах, таких как усилители, фазовращатели и калибраторы, которые присутствуют в традиционных решениях для формирования луча. Это значительно уменьшает количество периферийных компонентов схемы, снижая энергопотребление системы и вероятность отказа, при этом удовлетворяя требованиям к дизайну легкого, маломощного миллиметрового терминального оборудования.

III. AWMF-0145 Основные технические характеристики

Все параметры AWMF-0145 точно соответствуют стандартам применения для миллиметрового 5G-диапазона n260. Основные технические параметры следующие, обеспечивая стандартизированную основу для проектирования системы:

- Рабочий диапазон частот: от 37,1 ГГц до 40 ГГц (стандартный диапазон 3GPP n260)

- Режим работы: чистое приемное (Rx) формирование луча, однополяризационный режим

- Архитектура каналов: четырехканальная решетка 4×1, поддерживающая синхронное управление четырьмя излучающими элементами антенны

- Точность управления: 5-битное управление фазой, 5-битное управление усилением

- Напряжение питания: двухвольтовое низковольтное питание +1,8 В и 2,5 В

- Тип корпуса: WLCSP (корпус на уровне пластины), поддерживает монтаж методом flip-chip

- Класс защиты: полная защита выводов от ESD, промышленный дизайн с защитой от помех

- Соответствие: без свинца, соответствует экологическим стандартам RoHS, без экспортных ограничений ITAR

IV. Принцип работы AWMF-0145

В качестве основного чипа для четырехканального приемного формирования луча, AWMF-0145 работает по принципу скоординированного управления фазой и усилением по нескольким каналам для достижения направленного синтеза миллиметровых принимаемых сигналов. Во время работы миллиметровые ВЧ-сигналы, принимаемые четырьмя излучающими элементами антенны, подаются соответственно в четыре независимых приемных канала чипа. Чип использует встроенный 5-битный модуль цифрового фазовращателя для независимой калибровки и точной настройки фазы каждого сигнала, одновременно используя 5-битный модуль регулировки усиления для выравнивания амплитуд сигналов по каналам, тем самым устраняя отклонения сигналов, вызванные различиями в расстоянии между элементами решетки и путями передачи.

В сочетании с параметрами луча, предварительно сохраненными во встроенных регистрах весов луча, чип может быстро выполнять фазовое наложение и согласование усиления многоканальных сигналов для синтеза высоконаправленного, высокоусиленного приемного луча. Это обеспечивает точный прием миллиметровых сигналов из указанного направления при подавлении помех из ложных направлений. Во время работы модуль мониторинга температуры собирает данные о температуре чипа в реальном времени для динамической компенсации колебаний усиления канала, в то время как модуль телеметрии мощности обеспечивает обратную связь в реальном времени о рабочем состоянии канала. Это обеспечивает стабильную работу формирования луча, в конечном итоге оптимизируя захват и предварительную обработку миллиметровых принимаемых сигналов для предоставления высококачественных входных сигналов для последующих блоков демодуляции ВЧ и обработки сигналов.

V. Типичные сценарии применения AWMF-0145

Благодаря своей пригодности для миллиметрового диапазона 37,1–40 ГГц, преимуществам миниатюрной интеграции и стабильной работе формирования луча, AWMF-0145 широко используется в инфраструктуре миллиметровых 5G-коммуникаций и абонентском оборудовании, а также подходит для легких военных и систем безопасности связи:

- 5G макробазовые станции и малые/микробазовые станции: Как основной компонент миллиметровых приемных решеток в диапазоне n260, он обеспечивает направленный прием сигналов в сценариях с широким покрытием и высокой плотностью, повышая чувствительность приема базовой станции и эффективность использования спектра.

- Абонентское оборудование 5G: Подходит для миллиметровых CPE, промышленных шлюзов, терминалов беспроводной передачи высокой четкости и аналогичных устройств, он оптимизирует производительность приемного луча терминала и повышает стабильность высокоскоростной связи терминала.

- Легкое оборудование для систем безопасности и авиационной связи: Благодаря своему компактному размеру, низкому энергопотреблению и высокой надежности, он соответствует требованиям к дизайну легких миллиметровых приемных решеток и оборудования для коротковолновой высокоскоростной связи для систем безопасности.

- Миллиметровое 5G-тестовое оборудование: Предоставляет стандартизированные решения для формирования луча для тестирования фазированных антенных решеток и оборудования для отладки миллиметровых каналов связи.

VI. Основные преимущества AWMF-0145

По сравнению с традиционными дискретными решениями для формирования луча, основные преимущества AWMF-0145 заключаются в трех ключевых областях: интеграция, стабильность и адаптивность. Один чип интегрирует все основные функции четырехканального приемного формирования луча, значительно упрощая проектирование аппаратных схем и сокращая циклы разработки продукта; Три ключевых механизма защиты — температурная адаптивная компенсация, полная защита выводов от ESD и мониторинг состояния в реальном времени — значительно повышают эксплуатационную стабильность устройства в наружных условиях, при высоких температурах и в сложных электромагнитных средах; корпус WLCSP с монтажом flip-chip совместим с интеграцией плоских антенн, отвечая тенденции к миниатюризации и тонкопрофильному дизайну в миллиметровом оборудовании, в то время как низковольтная, маломощная архитектура эффективно снижает эксплуатационные расходы и затраты на техническое обслуживание оборудования.

VII. Резюме AWMF-0145

Qorvo AWMF-0145 — это высокоточный, проверенный по производительности, однополяризационный, четырехканальный миллиметровый приемный формирователь луча, разработанный для 5G-диапазона n260 от 37,1 до 40 ГГц. Благодаря своей высокоинтегрированной однокристальной архитектуре, высокоточному двойному цифровому управлению, высокоскоростному переключению луча и стабильной работе в любых условиях, он решает проблемы, связанные с ранними разработками миллиметровых приемных решеток, такие как сложность, нестабильность производительности и чрезмерный размер и энергопотребление. Являясь классическим эталонным устройством для технологии миллиметрового 5G-формирования луча, он не только поддержал исследования, разработку и развертывание ранних этапов технологии миллиметрового 5G, но и заложил техническую основу для итеративной оптимизации последующих поколений чипов формирования луча. Он продолжает иметь значительную прикладную ценность в областях инфраструктуры 5G-коммуникаций, абонентского оборудования и легких специализированных коммуникаций.