ADMV4821 24至29.5GHz TX/RX 双极化波束形成器技术手册

概述
ADMV4821 是一款硅锗 （SiGe）、24 GHz 毫米波 （mmW） 至 29.5 GHz 毫米波 5G 波束成形器。RF IC 高度集成，包含 16 个独立通道，具有发射和接收功能。ADMV4821通过独立的 RFV 和 RFH 输入/输出公共引脚支持 8 个水平和 8 个垂直极化天线。
数据表：*附件：ADMV4821 24至29.5GHz TX RX 双极化波束形成器技术手册.pdf

在发射模式下，RFV 和 RFH 输入信号通过两个独立的 1：8 功率分配器进行分离，并通过八个独立的相应发射通道。在此模式下，每个通道包括一个用于控制相位的矢量调制器 （VM） 和两个用于控制幅度的数字可变增益放大器 （DVGA）。

在接收模式下，输入信号通过两组八个接收通道（垂直或水平），并通过一个连接到 RFV 引脚的独立 8：1 合路器和一个连接到 RFH 引脚的独立 8：1 合路器进行组合。在此模式下，每个通道包括一个用于控制相位的 VM 和一个用于控制幅度的 DVGA。

VM 在发射或接收模式下提供完整的 360° 相位调整范围。VM 为 5.625° 相位步长提供 6 位分辨率。

在传输模式下，DVGA 总动态范围调整范围为 32.4 dB。DVGA 提供 5 位或 6 位分辨率，分别产生 1.0 dB 或 0.5 dB 的幅度步长。

在接收模式下，DVGA 允许 17.1 dB 的动态范围调整。DVGA 还提供 6 位分辨率，从而产生 0.5 dB 的幅度步长。DVGA 在整个增益范围内提供平坦的相位响应。

发射机通道包含单独的功率检测器，用于检测和校准每个通道的增益以及通道间的增益失配。将 ADMV4821 RF 端口直接连接到贴片天线，以创建双极化毫米波 5G 子阵列。

用户可以使用 3 线或 4 线串行端口接口 （SPI） 对 ADMV4821 进行编程。集成的片上低压差 （LDO） 稳压器为 SPI 电路产生 1.8 V 电源，以减少所需的电源域数量。有多种 SPI 模式可在正常工作期间实现快速启动和控制。

用户可以单独设置每个通道的幅度和相位，也可以通过使用片上存储器进行波束成形来同时对多个通道进行编程。片上存储器可存储多达 256 个波束位置，这些位置可以任意组合分配给发射器或接收器模式。此外，4 个地址引脚允许对同一串行线路上的多达 16 个器件进行 SPI 控制。专用的水平和垂直极化负载引脚还可以同步同一阵列中的所有器件。有一个水平和垂直极化发射和接收模式控制引脚（TRXV 和 TRXH），用于在发射和接收模式之间快速切换。

ADMV4821采用紧凑的热增强型 10 mm × 10 mm、符合 RoHs 标准的基板栅格阵列 （LGA） 封装。ADMV4821 可在 −40°C 至 +95°C 外壳温度范围内工作。这种 LGA 封装允许用户从封装的顶部对 ADMV4821 进行散热，以实现最高效的散热，并允许将天线灵活地放置在印刷电路板 （PCB） 的另一侧。

在数据资料的整个数字中，Tx 表示发射（或发射器），Rx 表示接收（或接收器）。

应用

• 5G 应用
• 宽带通信
• 测试和测量
• 航空航天和国防

特性

• RF 频率范围：24 GHz 至 29.5 GHz，将 n257、n258 和 n261 频段集成在一个空间内
• 16 个可选的 TX 通道
• 16 个可选的 RX 通道
• 水平和垂直极化
• 匹配的 50Ω 单端 RF 输入和输出
• 通过高分辨率矢量调制器实现相位控制
• 通过高分辨率 DGA 实现幅度控制
• 温度补偿
• 通过存储器存储 TX 和 RX 波束位置
• 工作温度高达 95°C
• 符合 3GPP 规范

功能框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

AN - 2021应用笔记《ADMV4801/ADMV4821 SPI应用笔记》详细介绍了通过SPI进行增益和相位控制的相关信息，以及“工作原理”部分所述的所有其他功能。本应用笔记包含SPI编程示例，这是初始化和加载所有必要寄存器以实现系统级性能的推荐方法。

为ADMV4821供电

ADMV4821只有一个电源域，电压为3.3V。片上电压调节器为ADMV4821内部的所有电路生成所需的1.8V电源。所有属于同一电源域的电源引脚可连接到单个电源电压，以确保在ADMV4821电源引脚附近集成了适当的去耦电容，如ADMV4821 - EVALZ用户指南所示。

散热片选择

顶部散热片和底部散热片都可安装到该器件上，以实现高效散热。
底部散热片要求在器件下方的电路板底层有大面积的裸露铜箔区域。
对于顶部散热片，其尺寸必须与器件一致。尺寸过小的散热片会导致散热效率低下。需要使用导热界面材料（TIM）将顶部散热片连接到器件上。TIM会填充器件与散热片之间的间隙，改善器件与散热片之间的热接触。通常建议使用0.5毫米厚的TIM，以实现最佳的热传递和器件性能。
向器件安装散热片的最大作用力在表6中有规定。器件下方的电路板必须得到充分支撑，以防止电路板弯曲。作用力必须垂直于器件，使压力均匀分布在器件顶部。

不同功率模式下的性能

发射模式的标称、中等和低功率模式数据
图86至图90展示了使用“不同功率模式的偏置控制”部分所述偏置条件时，各参数的性能表现。