发 帖  
原厂入驻New
[问答] 为什么说拥有真正的可重构的射频前端非常困难?
153 LTE 射频前端 Peregrine
分享

LTE器件市场正在迅速增长,而且,它对射频前端(RFFE)性能的要求是前所未有的。ABI研究公司预测,在2014年,LTE订购量将达到3.752亿,在2015年,将增加60%,上升到5.889亿。该公司的研究简报“明天的互联世界:2014和2015年预测中也指出,LTE和其他连接器件功能的增强,将推动“全球一年的4G移动网络数据流量在2014年增加一倍以上,达到12.4艾字节。越来越多的频段加上载波聚合的实施,支持数据量增长的需求,但是,与先前各代的移动无线比较,这极大地增大了射频前端的复杂程度。保守地说,即将出现的射频前端系统中,射频前端的可能状态的数量(参见图1)将增加5000倍以上。频段、不同的调制方案、功率放大器模式、天线调谐状态和下行链路载波的数量越来越多,把这些相乘起来,便得到射频前端复杂程度增大5000倍的结果。所以说拥有真正的可重构射频前端很困难。那么大家知道还有什么其他难题在阻碍其发展吗?


0
2019-7-31 08:24:49   评论 分享淘帖 邀请回答
3个回答
困难重重:一个全球通的用SKU射频前端包含收发器输出和天线之间的所有元件。传统上,它一直是由众多不同厂商,在迥然不同的技术混合使用的基础上,独立设计的一组产品。移动数据的需求推动着频段的大量增加,以及LTE和载波聚合这些先进的技术,在此之前,这是可以接受的解决方案。今天,市场的要求更多,但是,OEM厂商受到现有射频前端技术的限制,不能提供一个可以在全球所有地区使用的参考设计──只需要一个全球通用的SKU的设计。
我们来看看苹果公司最近推出的iPhone 5S,它里面有5个SKU ,以适应不同区域的需要。我们的研究表明,这些器件之间唯一明显的区别是射频前端包含的东西。在最近,我们与行业中领先的分析公司一起讨论。我们的讨论证实了这些研究结果。参加讨论的领先公司是Gartner公司,IHS iSuppli公司和Strategy Analytics公司。假如有一项技术可以供苹果公司使用,推出一种iPhone,它用一个SKU就能满足全球的需要,试想一下,在设计、验证、制造以及供应商管理和存货管理等方面,能省下多少成本。使用现有的CMOS射频开关和天线调谐器加上GaAs功率放大器(PA )的混合型射频前端,不可能提高芯片的集成程度。现在,射频前端的复杂程度呈指数般地上升,集成是关键。一些公司试图通过开发复杂的多芯片模块,逐渐地作出改进,来解决这个问题,但是在技术上受到了限制。只有真正的可重构射频前端能够做到一个SKU,全球通用,而且,只有整个系统使用CMOS技术,才有可能实现可重构的射频前端。
CMOS的优点
二十五年来,Peregrine半导体和它的创办人一直在射频SOI领域领先,并且有一个愿景,这就是在CMOS的基础上,做出一个集成射频前端。CMOS设计的好处包括,有很多CMOS工厂,工艺控制十分严格,能够把各种功能集成在一块硅片上,其中包括调谐功能和控制功能。Peregrine半导体公司的ltraCMOS ® 10技术平台在2013年10月问世,它使用130纳米的RF-SOI技术,把射频应用的性能提高了一倍──它的Ron* Coff是有竞争力的解决方案的一半(见图2 )。

2019-7-31 16:06:23 评论

举报

Peregrine半导体的UltraCMOS®Global 1系统
UltraCMOS10平台在性能和设计两方面都有很大提高,Peregrine半导体公司充份发挥它的长处,做出来第一个可重构的射频前端系统,它能够做到一个SKU,全球通用。这个射频前端称作UltraCMOS Global 1,它可以扩展,通过低损耗的开关和调谐之间的高度隔离,可以很容易做到支持数量更多的频段,从而解决互操作问题,并以数字控制的方式,适应所有的模式和频段,最重要的是,功率放大器的性能和GaAs功放相当。
Peregrine半导体的UltraCMOS®Global 1系统(见图3)包含:• 3路、多模式、多频段功率放大器• 功放后面的开关• 天线开关• 天线调谐器• 支持包络跟踪• 通用的射频前端MIPI接口

行业中第一个达到GaAs功放性能的CMOS功放
在以前,没有一家厂商能够提供性能和GaAs功率放大器相当的CMOS功率放大器,这样,在LTE领域,CMOS功放不会有竞争。在这个领域,在性能方面的任何下降,都是不可以接受的。UltraCMOS®Global 1系统把Peregrine的成熟的、最好的射频开关和调谐器与第一个CMOS功率放大器紧密无间地整合在一起,达到GaAs功率放大器的性能。性能达到这个水平的功放,不需要增强包络跟踪,也不需增大数字预失真,在比较CMOS功放和GaAs功放的性能时,往往用这种方法。

图4说明,窄频带功放的PAE(功率增加效率)性能指标的比较,这里使用WCDMA(语音)波形,相邻信道泄漏比(ACLR)为-38 dBc。在这些条件下,UltraCMOS Global 1功放的性能已接近PAE为50%。这与领先的GaAs功放产品水平相当,超过现有CMOS功放十个百分点,这表示效率提高了百分之33。

图5说明,Peregrine的功放作为UltraCMOS ® Global 1系统的一部分,它的性能并不局限于有竞争力的WCDMA的性能,而且保持与GaAs相当的、用于LTE波形的PAE。在LTE标准中,按照指定给用户的信道带宽对资源块(RB)进行不同的分配。5MHz的信道相当于25个RB,20MHz信道相当于100个RB。而且,这个数据是在没有使用数字预失真技术或包络跟踪的情况下得到的。
用第三方包络跟踪来提高性能
UltraCMOS Global 1功放没有使用包络跟踪就达到了有竞争力的GaAs功放的性能水平,同时,UltraCMOS Global 1本身支持包络跟踪(ET),并且已经设计成为支持目前市场上所有主要的解决方案。在功率饱和(PSAT )时的PAE说明了使用ET调制器可以达到甚么样的PAE,不过,ET带来的效率增强,与具体的频段有关。由于使用了包络跟踪器,UltraCMOS Global 1的PAE提高了20个百分点。
可重构
在CMOS平台上实现整个射频前端的一个最大好处是,它的高度可重构性赋予射频工程师的灵活性。有不同程度的可重构性──从简单的偏置控制到整个射频调谐。Peregrine半导体充分发挥它在射频天线调谐产品方面的技术专长,把可重构的能力设计到UltraCMOS Global 1 射频前端之中。利用可重构系统,可以在所有频率上保持性能是一致的。在窄带解决方案中,这很少成为主要的问题,但是,对于宽带系统,会随着频率而明显地下降,由于工艺上的误差,以及电压和温度变化,会进一步加剧。

在图6中的曲线是UltraCMOS Global 1 功放被调谐到了三个不同的调谐状态。这意味着调谐状态是根据操作频率进行选择的,以便达到最佳性能。例如,在790MHz选择调谐状态1,但是,在860MHZ,可以使用调谐状态2 。由于往往需要用一个功放尽可能高效率地支持多个频段,这点变得越来越重要。图中有一个典型的GaAs宽带功率放大器的性能特性,作为比较频率特性下降的基准。
在每个集成射频前端元件中,UltraCMOS Global 1提供了多种重构方案:
• 射频调谐:功放可以根据运作频率、调制方式或者使用的功率电平进行优化。通过调谐,UltraCMOS Global 1的每条信道可以在频段的基础上进行优化,在整个频率范围内,充份减少PAE和线性度的变化(图6 )。
• 针对频带对界面进行优化:在许多单频带功放和双工器(PAD)模块中,对功率放大器和双工器之间的阻抗进行了优化,以便优化PAE 。对于一个固定的多频带放大器,这是不可能的,因为它需要支持多个双工器。用一个可调谐功率放大器,能够对每一频带,对这个界面的阻抗进行优化,这将提高整个射频前端系统的性能。
• 对每个频带、每个模式进行偏置:按照工作频带和模式,如何对功率放大器进行偏置,有很大差别。在CMOS工艺中,可以通过灵活的偏压来控制。
• 容差的校正:在UltraCMOS Global 1的可重构系统中,由于在最终测试阶段进行的处理,射频工程师可以消除制造公差。消除射频前端的大部分变化之后,可以显着提高系统的性能,这样,可以把系统设计成为更加严格地接近规范的要求。
• 只用CMOS实现:要把射频调谐和偏置的灵活性做到这个水平,需要相当数量的控制位和密集的互连。UltraCMOS Global 1包含射频前端的MIPI 控制界面,100多条控制线,模拟驱动器和其他支持电路。参考电压都来自同一个偏置电压产生器,确保对工艺、电压和温度进行全面跟踪。对于多芯片解决方案,要达到这个程度的控制,是不可能的,因此,对于GaAs,要把功能做到这个水平,是不可能的。Peregrine半导体已经为市场提供了二十多亿个开关和调谐器,现在推出行业中唯一的CMOS功率放大器,挑战GaAs功放的性能。UltraCMOS Global 1功放加入Peregrine业界中性能最好的射频天线开关和调谐器行列,成为完成可重构射频前端所需要的最后一个元件。有了这样的可重构射频前端,可以实现一个SKU,全球通用。UltraCMOS Global 1功放的性能将在2014年移动世界大会上演示,平台的整合将在2014年完成,并在2015年逐步投入大批量生产。
2019-7-31 16:06:34 评论

举报

结论
Peregrine半导体的UltraCMOS Global 1是为了解决LTE设备领域的一个最大挑战而设计的── 一个SKU,全球通用。它是第一个完全可重构的射频前端,因为它是在先进的CMOS平台上设计的,并且凝聚了Peregrine半导体的二十五年的射频技术专长。在推出业界第一个CMOS功率放大器,达到GaAs功率放大器的性能水平之后,在今天完成这个射频前端系统,而CMOS平台提供的可重构和性能,使得一个SKU、全球通用成为可能。
RF设计工程师将最受惠于UltraCMOS Global 1 ,因为它可以大量地减少所需要的设计和验证时间。众所周知,在移动无线行业,缩短开发周期是一个重大好处。UltraCMOS Global 1除了射频设计工程师可以利用的优点,它的好处会渗透到无线生态系统:
• 平台提供商能够开发一个参考平台,降低参考设计的开发成本,缩短验证时间。
• OEM厂商能够设计一个全球通用的SKU ,降低研发成本,加快产品上市时间,简化供应链并改善存货管理。
• 消费者可以享受更长的电池寿命,更好的接收效果,更快的数据传输速率和更广泛的漫游范围。UltraCMOS Global 1系统提供了更大的灵活性、更多的选择,以便满足下一波对全球移动设备创新的需要。
作者:Dylan Kelly,Peregrine半导体公司设计副总裁
2019-7-31 16:06:36 评论

举报

只有小组成员才能发言,加入小组>>

1057个成员聚集在这个小组

加入小组

创建小组步骤

关闭

站长推荐 上一条 /10 下一条

快速回复 返回顶部 返回列表