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波束赋形芯片帮助实现毫米波5G商业应用

Anokiwave，www.anokiwave.com

随着全球无线数据流量以每年超过25%的速度急剧增长，服务提供商将需要毫米波频段来支持新兴的"无边界移动"趋势。虽然毫米波5G在带宽、用户容量和服务质量方面有巨大潜力，但开发商用毫米波生态系统对移动服务提供商而言面临多重挑战。这些挑战包括资本支出和运营支出、服务质量以及可用性和可扩展性。使用目前市场上的许多毫米波5G无线电和客户驻地设备（CPE）解决方案的商业案例并不总是成功的，导致许多人认为这不是满足巨大数据需求的正确解决方案。

为解决毫米波性能差距，Anokiwave最近发布了第四代毫米波5G硅波束赋形芯片（BFIC）。AWMF-0221和AWMF-0236为业界所有5G频段的最高PAE和线性输出功率硅芯片树立了标杆。如图1所示，每款芯片均提供可扩展的4×2四通道架构，具有双极化和每个通道独立的增益和相位控制。

在已发布和现场部署的多代毫米波硅芯片解决方案的基础上，新一代芯片为实现毫米波5G的大规模商业化和技术实现奠定了基础。AWMF-0221和AWMF-0236重新定义了创新，提供了无与伦比的性能、功能、特性和商业利益组合：

宽带性能：两款芯片在整个频带内的增益平坦度均为±0.5dB。

AWMF-0221：24.5至29.5 GHz，覆盖n258、n261和n257。

AWMF-0236：37至43.5 GHz，覆盖n260和n259。

两款IC均可在整个频段工作，无需额外的调谐或前端匹配。这种性能使OEM能够开发单个无线电板为多个运营商服务，从而最大限度地减少无线电SKU的数量。

业界最高PAE和线性输出功率的波束赋形器：Anokiwave不断挑战硅IC输出功率和PAE的极限。线性输出功率和效率的结合降低了无线电的总尺寸、实现预期性能所需的硅芯片数量以及无线电的整体直流功耗。在系统层面，与其他5G毫米波解决方案相比，新的芯片可实现以下功能：

l 每个基站覆盖面积增加4倍以上

l 在给定数据速率下，用户数量增加3倍以上

l 通过增加无线电覆盖范围，降低成本70%以上

最低的噪声系数：硅材料的低噪声系数，尤其是毫米波频率的低噪声系数，具有挑战性。这些BFIC提供业界最低的相干噪声系数，在不增加天线尺寸的情况下，为原始设备制造商的基础设施提供高达10dB的更好EIS。这使得运营商能够在站点数量不变的情况下增加覆盖范围和用户数量。

自动温度补偿：除了射频功能外，AWMF-0221和AWMF-0236还具有独特的数字控制全自动温度补偿（ATC）功能。这种内置的ATC确保在整个温度范围内性能稳定。ATC性能已在整个毫米波信号链和无线电中得到验证，可提供异常平坦的增益、误差矢量幅度（EVM）和相邻泄漏功率比性能。图2显示了AWMF-0221、中频上/下变频器和LO合成器在整个温度和频率范围内保持±0.5dB增益平坦度的整体信号链性能。

支持未来需求：新的芯片设计用于支持毫米波5G NR和其他专用无线网络要求，远远超出了目前的需求。这些芯片已投入生产，达到或超过了性能和成本目标，支持1%的EVM性能、高达1.4GHz的瞬时带宽和高达1024-QAM的高阶调制方案。这些芯片具有多功能性和可扩展性，足以应对5G用例，如gNodeB宏基站、小蜂窝、集成接入和回程节点以及CPE。这些芯片具有未来就绪的射频性能，可满足5G生态系统中当前和未来的应用需求。

Zero-Cal^®：所有Anokiwave波束赋形器均具有专利的Zero-Cal功能，可确保每个IC具有相同的通道对通道和IC对IC性能。这消除了阵列级校准以考虑IC级不一致性的需要。这一特性常用于现场部署的无线电中，并经过大批量生产的验证。图3显示了启用和未启用Zero-Cal的毫米波5G天线阵列的测量结果。启用Zero-Cal后，阵列无需额外校准即可达到接近理想的性能。用户在生产中启用Zero-Cal后，生产线良率可提高30%。

经过验证的天线性能：Anokiwave的IC能够成功应用于毫米波有源天线，并在现场部署的无线电中大量使用。Anokiwave BFIC设计用于天线级别，Anokiwave及其客户成功开发、通过FCC认证并部署到现场的24/26/28GHz和37/39GHz频率范围内的多个天线就是证明。图4显示了39GHz的天线方向图。

这些成果正在给市场带来革命性的变化，使毫米波5G在技术上可行，在商业上也能大规模推广。

图1 BFIC框图

图2 发送信号链的性能

图3 测量结果表明使用Zero- Cal时的副瓣电平得到改善。

图4 使用Anokiwave BFIC测得的天线方向图。