开发mMIMO射频前端最关键的三种不同功能是什么

恩智浦半导体近日宣布推出用于实现5G基础设施的新型射频前端解决方案。恩智浦的产品组合解决了在开发用于5G大规模多输入多输出(mMIMO)的蜂窝基础设施时，涉及的几个最棘手的问题，包括功率放大器集成、不断缩小的电路板空间、实际占位面积以及不同型号之间的引脚兼容性。

mMIMO是5G的重要基础，因为它能够满足网络对射频(RF)技术的需求，以应对5G即将带来的数据使用量激增。mMIMO在特定频谱中传输的数据量远多于当前和传统的无线电技术。

小型化前端解决方案

恩智浦在国际微波研讨会(IMS2018)上推出面向5G的新型前端解决方案，旨在应对开发外形尺寸最小的经济高效型高性能解决方案的关键挑战，为蜂窝基础设施提供新一代有源天线系统(AAS)。简而言之：将mMIMO需要的一切功能集成到尽可能小的器件中。

图1、恩智浦推出的5G的新型前端解决方案

恩智浦推出了高度集成且外形尺寸更小的解决方案组合来应对这一挑战，因而对客户来说更加易用和经济高效，并在所有频段和功率水平之间实现即插即用。恩智浦前端解决方案产品线总监Mario Bokatius表示：“开发这些器件的目的是让客户能够以尽可能低的成本设计他们的系统。”

恩智浦前端解决方案覆盖了对早期5G蜂窝网络开发最关键的频率范围，即2.3GHz至5GHz。

用于5G实现的恩智浦前端解决方案包括对开发mMIMO射频前端最关键的三种不同功能：

· 高效率功率放大器模块(PAM)，在输入端和输出端完全匹配至50Ω，实现了占位面积和引脚兼容，覆盖广泛的功率水平范围和频段，并采用相同的板设计；

· 前置驱动器放大器模块，具有超低的功耗，覆盖从2.3GHz到5GHz的整个频率范围，在器件系列内部实现完全的占位面积和引脚兼容； 

· 接收器前端模块，提供集成的时分双工(TDD)切换和用于信号接收的低噪声放大(LNA)功能。

Bokatius表示：“我们在不影响高性能要求的前提下提供最高的集成度，但这只是一个开始。展望未来，随着恩智浦继续致力于提供业界占位面积最小、成本最低的解决方案，我们还将实现更多的集成。”

恩智浦充分利用硅基LDMOS技术，为射频产品客户提供最有利的成本结构。自从几十年前问世以来，LDMOS经历了持续创新。LDMOS能够提供持续提高的高功率水平，具有很高的增益和效率，再结合出色的耐用性和低发热特征，这些优点使得它成为射频功率放大器应用中的主导器件技术，适用于从1GHz以下到3GHz的频率范围。恩智浦的LDMOS技术现在将其领先地位扩展到高达5GHz的频率范围。使用LDMOS技术，这些解决方案能够提供与非硅基射频功率晶体管同等的高性能，而且可靠性更高，成本更低。 据悉，大多数用于5G实现的恩智浦前端解决方案目前已经面市，很快还将有更多产品推向市场。

射频新品全面覆盖

5G连接涉及频谱扩展、更高阶位调制、载波聚合、全维波束赋形等关键技术，因此需要扩大技术基础才能支持增强移动宽带连接。根据频谱使用情况和网络占位空间，实施“多输入多输出”(MIMO)技术需采用四根(4TX)发射天线到64根甚至更多天线。

5G网络的未来将取决于GaN和Si-LDMOS技术，而恩智浦一直身处射频功率放大器开发的前沿。为了助力下一代5G蜂窝网络发展，恩智浦半导体已经扩展其丰富的GaN和硅横向扩散金属氧化物半导体(Si-LDMOS)蜂窝基础设施产品组合。

图2、NXP针对5G推出的GaN射频功率产品

在IMS 2018展会上，恩智浦推出了全新射频GaN宽带功率晶体管，扩展其适用于宏蜂窝和户外小型基站解决方案的Airfast第三代Si-LDMOS产品组合。新产品包括：

· A3G22H400-04S: 这款GaN产品非常适合40W基站，效率高达56.5%，增益为15.4dB覆盖从1800MHz到2200Mhz的蜂窝频段。
· A3G35H100-04S：这款GaN产品提供43.8%的效率和14dB的增益，可在3.5 GHz下实现16TX MIMO解决方案。
· A3T18H400W23S：这款Si-LDMOS产品以1.8GHz的频率领跑5G时代，Doherty效率高达53.4%，增益为17.1dB。
· A3T21H456W23S：这款解决方案覆盖从2.11GHz到2.2GHz的全部90MHz频带，体现了恩智浦Si-LDMOS产品出色的效率、射频功率和信号带宽性能。
· A3I20D040WN：在恩智浦集成式超宽带LDMOS产品系列中，这款解决方案提供46.5dBm的峰值功率、365MHz的带宽以及32dB的AB级性能增益，在10dB OBO时的效率达18%。
· A2I09VD030N：这款产品具有46dBm的峰值功率，AB级性能增益为34.5dB，在10dB OBO时的效率为20%。这款产品的射频带宽为575MHz至960MHz。

端到端解决方案伙伴

恩智浦提供丰富多样的射频功率技术产品，涵盖GaN、硅-LDMOS、SiGe和GaAs，支持覆盖频率和功率频谱和多种集成度的5G产品。恩智浦不仅提供广泛的选择、构建数字计算产品，还支持基带处理应用，是端到端5G解决方案独特的供应商。

图3、NXP丰富的射频功率产品，使其成为端到端5G解决方案独特的供应商

“恩智浦于1992年推出全球首款LDMOS产品，此后25年一直处于领导地位。现在，恩智浦依托成功的历史经验，以行业领先的GaN技术巩固了自己的射频领导地位，为蜂窝移动应用提供出色的线性效率，”恩智浦资深副总裁兼射频功率事业部总经理Paul Hart表示，“凭借出色的供应链、全球应用支持和行业内出色的设计专业知识，恩智浦已成为5G解决方案领先的射频合作伙伴。”a