RF Front-Bitki Mimarlıklarının Evrimi

Radyo frekansı (RF) ön son uzun zamandır kablosuz sistem performansında şişenck olmuştur. Geleneksel tasarımlar her işlevi ayrı - filtreleme, karıştırma ve dönüşüm - farklı, ayrı, ayrı bileşenler. Bu segmentasyon güçleri, gürültü, lineerlik ve güç tüketimi arasındaki takas, aynı zamanda yüksek seslenişleme ve dikkatli bir şekilde tahtalama sistemleri için daha kırılgan hale gelir.4G LTE sistemleri için kanal bant genişliği ile 20 MHz'ye kadar, bu yaklaşımlar işlenebilirdi, ancak 5G NR taşıyıcıyı ikinci bant genişliğine kadar ölçtü.

Birden fazla işlevin tek bir silikonun veya tek bir paket içinde entegrasyonu bir zorunluluk haline geldi. Sistem-on-çip (SoC) ve sistem-in-package (SiP) yaklaşımlar şimdi düşük-noise yükselteçleri (LNAs), alt-toverterler, değişken aşamalar ve analog-dijim dönüştürücüler (ADC) bir substrat üzerinde yapılan bu entegrasyon, dinamik ayak izin verilen ve sabitleme süresini azaltırken, dinamikleri azaltır.

Modern RF Front Ends'teki Bütünleştirilmiş ADC'lerin Eleştirel Rolü

Entegre ADC'ler, RF sinyallerinin giderek daha yüksek orta frekanslarda (IF) veya hatta doğrudan taşıyıcı frekansında çalıştırılmasına izin verir. Direkt RF örnekleme mimarisi, çoklu analog alt dönüşüm aşamalarını ortadan kaldırır, bileşen sayısını ve yerel osilatör (LO) karmaşıklığını azaltır ve örneğin, 5G üssü sabit bir şekilde sabitlenebilir ve standart bir şekilde kontrol ile çalışır.

Yüksek hızlı, yüksek çözünürlüklü ADCs, şişensiz örneklemelere veya dijital işlemcilere ulaşma imkanı sağlar. Modern ADCs, 3 GS /OB'den 11 biti kadar toplam 8 GS / 8 inçlik dönüşüm oranını daha fazla tutarken, zayıf sinyalleri tespit etmek için gerekli olan dinamik aralığın FPGA'lara veya dijital işlemcilere taşınmasına izin verir.

5G ve Ötesinde Anahtar ADC Parametreleri

  • [FONT:0)Band genişlik:[DFLT:1) Giriş bant genişliği, sinyal bozulması olmadan alt-6 GHz ve mmWave taşıyıcılarını desteklemek için 10 GHz'i aşmalıdır.
  • [FONT:0]Dynamic aralığı:[Dynamic|Dynamic aralığı:[DDynamic|Dynamic|[Dynamic|Dynamic|Dy) Spurious-free dynamic range (SFDR) 80 dBc'nin üzerindeki yıkıcılığı alıcıyı rahatsız etmesini engelliyor.
  • [FONT=0)Power verimliliği:[Dönetici:[Dönetici:0) Kaynak Verimliliği:[Dönetici:0)[Işık verimliliği:[Dönetici:[Dönetici:0))
  • [FONT:0)Latency:[Dönetici:[Dönetici:0) 10 ns altında dönüşüm gecikmeli uygulamalarını otonom sürüş ve endüstriyel kontrol gibi düşük ücretlendirme uygulamaları destekler.

Bütünleme Meydanları ve Mitigation Strategies

Sözcülüğe rağmen, yüksek performanslı ADC'ler RF analog bloklarla birlikte kullanılabilir zorluklar için sunar.ETHFLT:0) ⁇ yönetimi) önemli ölçüde: 64-cool mmWave kirişi, veri merkezinde 1 W, açık bir modül içinde 64 W ısıyı tüketiyor. Silikon iç içe dönük mikrofluidic kanal veya gelişmiş termal arayüz malzemeleri (TIMs) 125°C'nin altındaki kavim sıcaklıklarını korumak için kullanılıyor.

[FONT:0)Linearity ve gürültü sıkıştırması[Dönder: 1) Aynı derecede kritiktir.Gerustz oranlarında geçiş, gürültüyü, alt kapaklı regülatörlerle hassas analog malzemelere enjekte eder ve farklı güç alanları bunu azaltır. Son üretim tasarımları tamamen farklı sinyal ve diferansiyel ADC giriş aşamalarını ortak modları 40 dB veya daha fazla baskı ile baskıya sokarak baskıya zorlayan.

[FONT:0]Clock jitter[[DÜDÜT:1] doğrudan yüksek taşıyıcı frekanslarında SNR'yi alır. 5 GHz taşıyıcı için, 100 Femimtosan RMS jitter sınırları SNR'yi yaklaşık 55 dB Entegre faz kilitli döngüler (PLL) en talep edilen uydu iletişim uygulamaları için hala yaygındır.

Gelişmiş Kalibrasyon Teknikleri

Üretim varyasyonları ve sıcaklık sürüklenme hataları, yanlış eşleştirmeler ve ADC performansını kullanan doğrusal olmayanlıklar sürekli olarak ADC referans gerilimlerini ayarlayarak, zaman zamanlamayı ve girişleri zorlaştırır.()Adaptive calibration), sinyal akışını kullanarak 10 °D) Bu tür cihazlarla birlikte, ölçümleme yapan makine öğrenme modellerini ölçen veri tahmin eden ölçümler, ölçümleme ve önbellekleme (GPD) döngüleri kullanarak 10 °C testi ile doğru bir şekilde genişletilebilir.

Gelişen Teknolojiler ve Malzeme

Silikon Almanium (SiGe) BiCMOS süreçleri, yüksek güç yoğunluğunda saf CMOS ile kıyaslanma noktasına kıyasla tatlı bir nokta sunuyor.Hamsa substratları (HBT) ADC'den önce güçlendirici aşamalarını artırmak, dijital kontrol için kullanımdan önce 50 W çıktı. SiGe, yüksek çözünürlükte % 65'e kıyasla yüksek çözünürlükte yüksek ısıtımı artırmak ve ısı iletkenliği artırmak için idealdir.

[FONT:0]Silicon fotonikler[[Döneticiler için ara-çip iletişim için doğrudan veri dönüşümü yerine, inter-çiçekli iletişim için ortaya çıkıyor. Yüksek çözünürlükte bir optik modüller ve fotodetektörler, silikon substratı üzerinde entegre edilmiş ADC verilerini 100 elektrikten daha düşük, elektriksel hasarları azaltabiliyor ve büyük paralelleştirmeyi sağlıyor. 2024 yılında, ).Intel

[FOWLP) her blok için en iyi işlem teknolojilerini birleştirmektedir: CNA ve mixer için SiGe ve ADCs ve dijital mantık için gelişmiş CMOS için.Bu yaklaşım fan seviyesindeki paketleme (FOWLP) tarafından değiştirilebilir.

Sistem-Level 5G ve Ötesinde Faydaları

Yüksek performanslı ADC'lerin RF cephesi ile entegrasyonu, farklı kullanıcılara hizmet eden birden fazla eşzamanlı kiriş oluşturmasını sağlar.Bu uzaysal çoklu doğrusal olmayan MIMO), tek bir temel istasyon panelindeki 64 veya 128 anten elementle kıyaslanabilir. Her element, yüksek hareketli kullanıcılar için dijital kirişler oluşturmak için sayısal olarak tanımlanabilir.

ForurmediaT:0)ADC içinde bir tek entegre RF-ADC modülü, son endüstri analizlerine göre alt-6 GHz ve mmWave bantlarında yaygınlaşan sekiz bileşene kadar sayısallaştırılabilir. Gelişmiş dijital alt-konverterler (DDC) esnek kanal filtreleme ve frekans çevirisi sağlar, birden fazla analog altlayıcıyı ortadan kaldırır.

Future: 5G'nin Ötesinde 6G

6G'ye doğru bakıldığında, alt-THz aralığında (100-300 GHz) çalışmak beklenen, zorluklar diker. ADC örnekleme oranları, çok yönlü anlık bant genişliğini yakalamak için 100 GS /s'i aşmanız gerekir.[/FONT TR].QUS'leri doğrudan test eden birkaç alt yapıdan oluşan bir sistemle birlikte, dijital dönüşümleri azaltmak için sayısal dönüşümleri azaltmak için sayısal olarak kullanan birkaç tane daha fazla test cihazına sahip olacaktır.

[[Dönetici:0)Rekontrable RF cephesi sona erebilir), tunable pasifleri (ferroelektrik malzemeleri, MEMS anahtarları) ve yazılım tanımlı kalibrasyonu 4G, 5G, Wi-Fi 7 ve gelecekte 6G, çip dağıtım ve bakımsız tümleşik ADC'leri otomatik olarak kazanacak ve makine öğrenimi tabanlı ayarlı ayarlı ayarlı ayarlı ayarlama otomatik olarak kazanacaktır.

Gelişmiş silikon proseslerinin, yeni paketleme ve AI odaklı kalibrasyonun etkisi, RF ön tasarımlarında bir paradigma değişikliği sürüyor. Entegre ADCs artık bir Afterbutt ama tümleşik dönüştürücüler ile dijital anten dizilerinin ve aşırı bant genişliğinin bir sonraki hava arayüzünün karakteristik özelliği olması bekleniyor.Instr[Dönetici] Bu teknolojileri laboratuarda nasıl şekillendirecekleri, tüm dijital bir antene geçiş, tümleşik dönüştürücülere geçişin, önümüzdeki beş yıl boyunca bir sonraki hava araçlarının özelliklerini tanımlamak için bekleniyor.