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，隨著並行收發器通道數目的增加，外圍電路的複雜性和功耗也相應升高。ADI 采用矽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並將功耗降至可忽略不計的水平。ADI 采用矽技術的新型高功率開關為 RF 設計人員和係統架構師提供了提高其係統複雜度的靈活性，且不會讓 RF 前端成為其設計瓶頸。

 

在時分雙工 (TDD) 係統中
，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 (在功率相對較低的係統中，如圖 1 所示)，或在接收路徑中使用 (針對較高功率應用，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並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。

 

基於 PIN 二極管的開關具備低插入損耗特性和高功率處理能力，一直是首選解決方案。然而，在大規模 MIMO 係統的設計中，它們需要高偏置電壓以施加反向偏置 (用於提供隔離) 和高電流以施加正向偏置 (用於實現低插入損耗)
，這就變成了缺點。圖 3 示出了一款用於基於 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
，並通過一個高電壓接口電路進行控製。

 

圖 3.PIN 二極管開關。

 

ADI 的新款高功率矽開關更適合大規模 MIMO 設計。它們依靠單 5 V 電源供電運行，偏置電流小於 1 mA
，並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。基於 FET dedianlukecaiyongdipianzhidianliuhedidianyuandianyagongzuo，yinerjianggonghaoladizhikehulvedeshuiping，bingkezaixitongjishangbangzhureguanli。chuleyiyongxingzhiwai

，gaiqijianjiagouhaiketigonggenghaodegelixingneng
，yinweizai RF 信號路徑上納入了更多的並聯支路。

 

圖 4.ADRV9008/ADRV9009 矽開關。

 

圖 5 並排對比了單層 PCB 設計上基於 PIN 二極管的開關和新型矽開關的印刷電路板 (PCB) 原圖。與基於 PIN 二極管的開關相比，矽開關所占用的 PCB 麵積不到其 1/10。它簡化了電源要求
，且不需要高功率電阻器。

 

圖 5.基於 PIN 二極管的開關設計與矽開關的並排比較。

 

ADI 的高功率矽開關能夠處理高達 80 W 的 RF 峰值功率，這足以滿足大規模 MIMO 係統的峰值平均功率比要求，並留有裕量。表 1 列出了 ADI 專(zhuan)為(wei)不(bu)同(tong)的(de)功(gong)率(lv)級(ji)別(bie)和(he)各(ge)種(zhong)封(feng)裝(zhuang)類(lei)型(xing)而(er)優(you)化(hua)的(de)高(gao)功(gong)率(lv)矽(gui)開(kai)關(guan)係(xi)列(lie)。這(zhe)些(xie)器(qi)件(jian)繼(ji)承(cheng)了(le)矽(gui)技(ji)術(shu)的(de)固(gu)有(you)優(you)勢(shi)，而(er)且(qie)與(yu)替(ti)代(dai)方(fang)案(an)相(xiang)比(bi)，可(ke)實(shi)現(xian)更(geng)好(hao)的(de) ESD 堅固性和降低部件與部件間的差異。

 

表 1.ADI 新推出的高功率矽開關係列

 

大規模 MIMO 係統將繼續發展，並將需要進一步提高集成度。ADI 的新型高功率矽開關技術很適合多芯片模塊 (MCM) 設計
，將LNA 一起集成
，以提供麵向 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，並將引領針對毫米波 5G 係統的相似解決方案。隨著ADI 將其高功率矽開關產品係列擴展到了 X 波段頻率和更高的常用頻段，電路設計人員和係統架構師還將在其他應用 (例如相控陣係統) 中受益於 ADI 新型矽開關，

 

作者簡介

 

Bilge Bayrakci 是 ADI 射頻和微波控製產品部的營銷和產品經理。他獲得伊斯坦布爾科技大學電氣工程碩士學位，並擁有 20 多年的半導體行業從業經驗。他於 2009 年加入 ADI。聯係方式：bilge.bayrakci@analog.com。

 

 

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