ADRV902: приймач MIMO для мереж 3G/4G/5G з DPD

Компанія Analog Devices запустила у виробництво новий чотириканальний програмно-настроюваний приймач-передавач MIMO з трактом спостереження і функцією “цифрового передспотворення”.

Широкосмуговий приймач-передавач серії ADRV9029 є розвитком ІМС ADRV9026, випущеної минулого року. Високоінтегрований високочастотний універсальний приймач-передавач включає чотири незалежно керовані передавачі, окремі входи приймача тракту спостереження для моніторингу кожного каналу передавача, чотири незалежно керовані приймачі, інтегровані синтезатори і функції цифрової обробки сигналів.

Уже в момент випуску ADRV9026 виробник анонсував появу незабаром модернізованої версії з поліпшеними характеристиками. Зокрема, було заявлено, що нова версія мікросхеми (на той момент не мала артикулу) отримає наступні поліпшення:

• Збільшення швидкості роботи серіалізатора з 16 до 25 Gbps (SERDES)
• Розширення діапазону роботи ФАПЧ вниз з 650 МГц до 75 МГц для переналаштування центральної частоти
• Додавання можливості підключення зовнішнього генератора (LO) в якості альтернативи вбудованим внутрішнім
• Додавання функції “цифрового передспотворення” (DPD) і “хрестфактора” (CFR), що призведе до спрощення вимог до FPGA і зменшення споживаної потужності

Свої обіцянки виробник виконав, вони втілені в приймачах-передавачах серії ADRV9029. Підсистема прийому нової ІМС складається з чотирьох незалежних широкосмугових приймачів прямого перетворення з широким динамічним діапазоном. Для роботи чотирьох незалежних передавачів використовується модулятор прямого перетворення, який забезпечує низький рівень шуму, а також мале енергоспоживання. Цей пристрій також містить в своєму складі два широкосмугових приймачі тракту спостереження з двома входами у кожного, які призначені для моніторингу вихідних каналів передавача.

Підсистема передачі має в своєму складі функції автоматичного і ручного регулювання загасання, блок корекції зміщення нуля, функцію корекції квадратурних помилок (QEC) і блоки цифрової фільтрації. Також в схему інтегровані інші допоміжні модулі, такі як аналого-цифрові перетворювачі (АЦП), цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП), а також лінії вводу/виводу загального призначення (GPIO).

Приймач ADRV9029 включає в себе п’ять повністю інтегрованих контурів фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ). Два контури ФАПЧ забезпечують синтез ВЧ-сигналів з дробовим коефіцієнтом для трактів проходження сигналів передавача і приймача. Третій контур працює в режимі незалежного гетеродину для приймача тракту спостереження. Четвертий контур генерує тактові імпульси, необхідні для роботи перетворювачів і цифрових схем, а п’ятий контур генерує тактові імпульси для роботи інтерфейсу послідовної передачі даних.

Механізм синхронізації декількох мікросхем дозволяє синхронізувати фазу всіх гетеродинів і тактову частоту обробки сигналів основної смуги частот між декількома мікросхемами ADRV9029. Всі генератори, керовані напругою (ГКН), і компоненти контурного фільтра інтегровані в мікросхему, а їх параметри можна змінювати через цифровий інтерфейс управління.

ADRV9029 має функцію адаптації внесення цифрових передспотворень (DPD), яка необхідна для лінеаризації характеристик підсилювача потужності. Цей механізм дозволяє використовувати високоефективні підсилювачі потужності, що дозволить знизити енергоспоживання радіосистем базових станцій, а також скоротити кількість ліній SERDES, необхідних для підключення до процесорів обробки сигналів основної смуги частот.

Функція зменшення коефіцієнта амплітуди (CFR) ADRV9029 зменшує відношення пікового значення до середнього значення (PAR) вхідного сигналу, забезпечуючи більш високу ефективність роботи ліній передачі, при цьому він дозволяє зменшити обчислювальне навантаження на процесори обробки сигналів основної смуги частот.

Інтерфейс послідовних даних має чотири лінії серіалізатора і чотири лінії десеріалізатора. Цей інтерфейс підтримує стандарти JESD204B і JESD204C і забезпечує передачу даних зі швидкостями до 24.33 Гбіт/с. Він також підтримує режим чергування, який дозволяє працювати з більш низькою пропускною здатністю, завдяки чому кількість ліній високошвидкісного інтерфейсу передачі даних можна скоротити до однієї. Інтерфейс підтримує формати даних як з фіксованою, так і з плаваючою комою. Формат з плаваючою комою дозволяє вбудованому блоку автоматичного регулювання посилення (АРП) бути невидимим для демодулятора.

Мікросхема ADRV9029 живиться безпосередньо від стабілізаторів напруги 1.0, 1.3 і 1.8 В, а управління здійснюється через стандартний послідовний інтерфейс SPI. У ній також є комплексні режими відключення живлення, що дозволяють мінімізувати енергоспоживання в нормальному режимі роботи. Мікросхема поставляється в 289-вивідному корпусі CSP_BGA.

Основні особливості ADRV9029:

• 4 диференціальних передавача
• 4 диференціальних приймача
• 2 приймача тракту спостереження з 2 входами у кожного
• Центральна частота: від 75 МГц до 6000 МГц
• Повністю інтегрований механізм адаптації внесення цифрових передспотворень, призначений для лінеаризації характеристик підсилювача потужності
• Механізм зменшення коефіцієнта амплітуди
• Максимальна смуга пропускання приймача: 200 МГц
• Максимальна смуга пропускання великого сигналу передавача: 200 МГц
• Максимальна смуга синтезу передавача: 450 МГц
• Максимальна смуга пропускання приймача тракту спостереження: 450 МГц
• Повністю інтегровані незалежні синтезатори частоти з дробовим коефіцієнтом ділення
• Повністю інтегрований синтезатор тактових імпульсів
• Функція фазової синхронізації декількох мікросхем, що забезпечує синхронізацію всіх гетеродинів і тактових генераторів основної смуги частот
• Підтримка систем передачі з частотним поділом (FDD) і з часовим поділом (TDD) каналів
• Цифровий інтерфейс JESD204B/JESD204C зі швидкістю передачі даних 24.33 Гбіт/с

ADRV9029 має характеристики, які потрібні для обладнання інфраструктури стільникового зв’язку, такого як радіосистеми базових станцій малих сот, макросистеми 3G/4G/5G з частотним поділом (FDD) і базові станції з великою кількістю входів і виходів (MIMO).