התפתחות ארכיטקטורות החזית-סוף RF

התדירות הרדיוית (RF) הקצה הקדמי כבר זמן רב צוואר הבקבוק בביצוע מערכת אלחוטית.עיצובים מסורתיים נפרדים כל פונקציה - סינון, אדפרציה, הרץ, והמרות - במרכיבים נפרדים, דיסקרטיים.כוחות המקטעים הללו סוחרי-offs בין דמות רעש, לינאריות וצריכת חשמל, בעוד גם דורשות התאמה הדוקה וסידור זהירה כדי למזער השפעות קצב רוחב פסים עבור 4G עם רוחב פס גבוה יותר, אך מדדים של 20 מעלות צלזיוס, אך רמות גבוהות יותר, אך מ-עשרים של 20G, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, לעומת זאת, התדירות גבוהה יותר ויותר, התדירות גבוהה יותר, לעומת 20 מעלות צלזיוס של 20.

שילוב של פונקציות מרובות על סיליקון יחיד או בתוך חבילה אחת הפך הכרחי.מערכת-on-chip (SoC) ו- מערכת-in-package (SiP) גישות עכשיו לשלב מגברים נמוכים (LNAs), מטה-על-ידי מטהרים, שלבים משתנים, ו אנלוגי-to-דיגיטליים המרתמים (ADCs) על תת-מטר אחד.

התפקיד הקריטי של ADCs משולבת ב- Modern RF Front Ends

ADCs משולבים מאפשרים אותות RF להיות דיגיטציה בתדרים מתקדמים יותר ויותר בינוני (IF) או אפילו ישירות בתדירות המוביל. sampling ארכיטקטורות RF ישירות לחסל את הצורך של שלבים אנלוגיים של הפחתה, צמצום רכיב ו oscillator המקומי (LO) מורכבות שליטה מלאה של שלב 5G יכול מדגם GHz ישירות באמצעות 12 סיביות ADC פועל על ידי GSodmextextextexts, 2.

במהירות גבוהה, ממשקי נתונים מבוססי רזולוציה גבוהה הם המנוף.ה-FLT:0LPDDR5uaFLT:1 מבוסס 1:1 עכשיו תמיכה בשיעורי העברה של 24 Gbps לכל נתיב, המאפשרים נתונים מדגימים לזרם ל- FPGAs או מעבדים דיגיטליים ללא צווארי בקבוק. ADCs מודרניים להשיג מספר יעיל של ביטים (ENB) גדול יותר מ -11 / Sinter â â ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ â ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ¢ ⁇ ¢ ¢ ¢ ⁇ ⁇ ¢ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

ADC Parameters עבור 5G ומעבר

  • (ב) ⁇ :0 (ב') ,בפס 1 (ב') יש לעלות על 10 GHz כדי לתמוך ב- -6 GHz ו- mmWave ספקים ללא אות.
  • (FLT:0) ,Dynamic טווח: FLT:1 ⁇ דינמיקה ללא טיהור (SFDR) מעל 80 dBc מונע עיוות בין-מודולציה של ניכוי המקלט.
  • יעילות:0 (איור 1:1) איור של ערך (FoM) מתחת 10 fJ / conversion-step הוא הכרחי עבור מערך MIMO מסיבי עם מאות אלמנטים.
  • (FLT:0) ,Latency:FLT:1 , גינויים מתחת ל-10 ננונים תומכים ביישומים בעלי נטיות נמוכה כגון נהיגה אוטונומית ושליטה תעשייתית.

אסטרטגיות אינטגרציה ואסטרטגיות מייגציה

למרות ההבטחה, שיתוף פעולה של ADCs עם בלוקים אנלוגיים RF מציג אתגרים רב-המידה.FLT:0 Thermal ManagementFLT:1 הוא רב-חשיבות: 64-ערוצי מ"מ ו- mWave beamformer צריכת 1 W לרכיב מייצר 64 W של חום בתוך מודול קומפקטי.סיליקון עם ערוצי מיקרו-חומרים משובצים או תרמיים מתקדמים (T) נמצאים כעת על מנת לשמור על בסיס מים סטנדרטי.

(FLT:0)Linearity ורעש הפיכה:1 הם קריטיים באותה מידה מעגלים דיגיטליים מעבר שיעורי ג'יגהארץ להזריק רעש לתוך אספקה אנלוגית רגישה באמצעות בידוד תת-קרקעי עמוק, טבעות שמירה, ותחומים נפרדים של כוח עם רגולטורים בתדר נמוך (LDOs) להפחית את העיצובים האחרונים להשתמש באופן מלא נתיבי אותות שונים ובדלי-ל-או-מופרדים ל 40 ליטרים נפוצים יותר.

(FLT:0Clock JitterFLT:1) מחית ישירות SNR בתדרים מובילים גבוהים.עבור נושאת 5 GHz, 100 שניות של RMS Jitter Limit SNR ל- 55 dB. Integrated שלב-locked לולאות חיצוני (PLLs) עם ארכיטקטורת חלקיקים-N ו- jCOs אולטרה-low-low, לעתים קרובות פועל מ -10 חיצוני, עכשיו שימוש ב- mR2, 000 אינץ 'R') ב-R.

טכניקות לליברציה מתקדמות

שינויים בייצור וטמפרטורת סחף יכולים לגרום שגיאות, מפלס פגמים, ולא ליניאריות שמטמים את הביצועים ADC. אלגוריתמים דיגיטליים של קיטור מוטמעים כל הזמן להתאים מתחי ההתייחסות של ADC, תזמון skews, ו-FLT:0 Adaptive Blind caliationFLT:1 באמצעות שימת רקע יכול לתקן בין היתר על ידי ריצוף נתונים של 10 מעלות צלזיוס (Factation) ללא אותות למניעת הריון (מתאים דיגיטליים) ו-FLT) אשר נחשפותיקים באמצעות מודלים של 10.

טכנולוגיות מתפתחות וחומרים

סיליקון גרמניהום (SiGe) תהליכים BCMOS מציעים מקום מתוק עבור קו החזית RF משולב מסתיים, מתן heterojunction bi קוטבי transistors (HBTs) עם fT מעל 300 GHz לצד CMOS עבור שליטה דיגיטלית. SiGe משיגה לינאריות גבוהה יותר ורעש flicker נמוך יותר בהשוואה CMOS טהור בעלות של צפיפות כוח גבוהה יותר.

(FLT:0 silicon photonicsFLT:103) הוא מתפתח עבור תקשורת בין שבב ולא העברת נתונים ישירה.ממודולים אופטיים מהירים ו photodetectors המשולבים על תת סיליקון יכול להעביר נתונים ADC ב 100 Gbps לכל נתיב, צמצום הפסדי קשר חשמליים ומאפשר מקבילה מסיבית של 20,24F:2Intelrea 3:3 הראה מעט יותר לפתרונות אופטיים ל-1J.

(FLT:0) שילוב heterogeneous אינטגרציה 1FLT:1hil באמצעות אריזה מתקדמת (3D ערימה ICs, interposers, ו- מוטבעת מת) מאפשר שילוב טכנולוגיות התהליך הטובות ביותר עבור כל בלוק: GaN for PA, SiGe for LNA ומיקסר, ומודולים מתקדמים CMOS עבור ADCs ולוגיקה דיגיטלית.

הטבות מערכת עבור 5G ומעבר

שילוב של ADCs בעל ביצועים גבוהים עם RF קצה מאפשר ל-FLT:0 âxsive MIMOMOMOMOSFLT 1 עם 64 או 128 אלמנטים אנטנה בלוח תחנת בסיס יחיד.כל אלמנט ניתן לדיגיטל באופן עצמאי, המאפשר למוטב דיגיטלי ליצור מספר רב של דבורים בו זמנית המשרתים משתמשים שונים.

עבור תרחישים FLT:0 ;carrier aggregationFLT:1 תרחישים, מודול RF משולב יחיד יכול לדיגיטלי דיגיט עד שמונה ספקים רכיב התפשט על פני GHz ו mmWave להקות בו זמנית. מתקדם דיגיטלית למטה-converters (DDCs) בתוך ADC לספק סינון ערוצים גמיש ותרגום תדירות, ביטול מספר אנלוגי מטהרים.

כיוונים עתידיים: Beyond 5G into 6G

(בכיוון 6G, צפוי לפעול בטווח תת-התז (100–300 GHz), האתגרים הופכים להיות תלולים יותר. ADC sampling שערי יהיה צורך לעלות על 100 GS /s עם לפחות 8 סיביות החלטה כדי ללכוד את רוחב הפס הבין-GHz של ג'י-ג'ימ-פר:0Time-BreakdFLT:1), ADCs מעסיקה מאות תת-ADC עם מפואר עם Cliation עם Cvation עם C2, עדיין יכול להגדיל את כמות של שימוש ב-F2.

(FLT:0) חזית RF ניתנת להגדרה מסתיימת ב-1 בינואר) באמצעות חומרי טונהבילים (חומרים פרורואלקטריים, מתגי MEMS) ו calibration המוגדרים בתוכנה יאפשרו פלטפורמה חומרה אחת לתמיכה ב-4G, 5G, Wi-Fi 7, ו- 6G עתידיים ללא ערכות שבבים משוליים. אינטגרטיבי ADCs עם בדיקות עצמיות בנויות (BIST) ולמידה המבוססת, , , באופן אוטומטי, פשטו כמשמעו, פילטר, פילטרים, פילטרים, פשטו באופן אוטומטי, תקנים סביבתיים, פשטו באופן אוטומטי, פשטו באופן אוטומטי, פילטרים, פשטו באופן אוטומטי, פשטו כמשמעו, פשטו כמשמעו, פילטרים, פשטו באופן אוטומטי, פילטרים, פילטרים, תקנים סביבתיים פשטו כמשמעו, , וייעלים.

הקונספירציה של תהליכים מתקדמים של סיליקון, אריזה חדשנית, ו ⁇ המונעת על ידי AI היא להניע שינוי פרדיגמה בעיצוב החזית RF קדמית קדמית . Integrated ADCs כבר לא לאחרת, אבל האלמנט המרכזי המאפשר את מערך האנטנה הדיגיטלית ופס רוחב פס קיצוני של רשתות אלחוטיות של מחר ; ASFLT:0EricssonFLT:1 מציין בעיצוב רדיו 6G שלהם, כדי לשנות את נפח המחקר האופייני הבא של 5 שנים יהיה ממעבדות.