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高集成的60GHz无线收发芯片组(1)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/10/12 17:02:48   

 关键词:  世强电讯 芯片

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 dockingstations 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。

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。

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,如 WiGig 1.76GHz 的符号速率,例1MHzoffset 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。

来源:深圳世强电讯有限公司
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