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高集成的60GHz无线收发芯片组

世强电讯?? 2012年10月12日 ?? 收藏0
持续大容量数据需求年年显著增加,在一个持续的竞赛中,技术和应用开发者已经采用越来越宽的带宽,首先是语音,然后是数据,最显著的还有视频都在驱动这样的需求。这个需求最明显的是在移动通信技术从AMPS到3G的升级,如今4G首次展示的容量是瞄准百万的智能手机和手持设备及其丰富的应用。同样明显的是家庭WiFi已经从1到54Mbps成功过度,现在正在推进数百兆的IEEE 802.11n和802.11ac。在技术开发中满足数据容量的需求方面,首要考虑的是可用频谱。例如OFDM,MIMO,更高阶的调制和更小蜂窝的应用,都是在一个给定的频谱数量内有效的增加数据速率和数据容量的一种方式。

很多重要的开发开始用57-64GHz频段,Hittite现在可以提供高集成的硅芯片方案。Hittite的HMC6000/6001芯片组不仅解决很多毫米波频率关键的技术挑战,而且可以提供数Gbps的60GHz通信turn-key连接方案

60GHz 应用

宽带和高的带内EIRP,加上长距离的衰减特性,使得需要数Gbps数据容量的短距离应用引人注目的60GHz方案。这些包括室外metrocell/picocell回程连接的点对点无线方案,和室内数据连接应用比如无线数Gbps电缆的替代,HDMI,USB3.0,Thunderbolt等,无线的docking stations坞站和视频/杂志信息亭。可用的更宽带宽也适合于机器人需要的短距离高精度的无线传感器方面的应用。

高集成的60GHz无线收发芯片组

几个标准和工业小组已经合并了60GHz包括IEEE802.ad和805.15.3c标准的应用,以及无线HD和WiGig联盟。60GHz的许多优势和挑战。互联元件在PCB上在这些频率是颇为困难且需要昂贵的板材。低成本的方案只能用芯片/封装好的毫米波互联器件。Hittite,作为WiGig的赞助会员,用一个高集成的芯片,把标准的基带信号直接转换到60GHz解决了这个难题,缩小了高频元器件及其互联在PCB上所占的面积。

高集成的60GHz无线收发芯片组

Hittite的HMC6000发射机(图 1a)包括所有需要的功能来把一个模拟IQ基带信号上变频到60GHz频段,仅需要一个低频的外置参考时钟。用的是SiGe BiCMOS工艺,它有模拟I和Q都是带DC耦合来抵消DC offset和载波泄露的差分输入。它包括一个从57GHz到64GHz ISM波段调整的低相噪频综,根据参考输入频率步进可以设置在500MHz到540MHz之间(1/4 IEEE信道间隔)。HMC6000也提供最高38dB可调增益来得到17dBm的饱和输出功率和线性最高12dBm的输出功率,明显的高于目前的CMOS能达到的最大功率。差分射频输出提供了一个低损耗且高输出效率的射频变换。

HMC6001接收芯片(图1b)接收的60GHz毫米波信号并把它转换到差分的模拟基带IQ信号输出,所有必需的频率产生器,滤波器,增益控制都设计到芯片里面了,包括一个可编程的高通滤波器可以帮助滤除残余的DC Offset和本振泄露。HMC6001在最大增益时噪声系数为6dB。表1是收发芯片性能的总结。一个简单的四线数字控制接口可实现信道选择,增益控制,电路偏置和滤波器带宽设置。

60GHz对相噪是较大的挑战,主要来自参考源和VCO相噪倍频到这么高的频率,为避免噪声系数的恶化,集成的相噪典型值应低于所需调制信号信噪比10dB。所幸60GHz使用的更快的符号速率,大家所担心集成的相噪距离载波甚远,例如WiGig 1.76GHz的符号速率,1MHz offset的相噪有明显的影响。对于WiGig符号速率HMC6000和HMC6001有大致-25dBc可以满足最高16QAM的调制。

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MIMO? 3G? AMPS? 无线收发芯片?

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