Blog dell'azienda Qorvo AWMF-0200 doppio polarizzazione integrato di silicio Quad Beamformer

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. fornisce e ricicla il beamformer integrato in silicio a quattro fasci a doppia polarizzazione Qorvo AWMF-0200.

I. AWMF-0200 Panoramica del prodotto

L'AWMF-0200 è un IC beamforming a onde millimetriche a 4 canali a doppia polarizzazione, altamente integrato e basato su silicio, di terza generazione (Gen-3) di Qorvo, sviluppato per la banda di onde millimetriche da 26,5–29,5 GHz. È pienamente compatibile con le bande di frequenza standard 5G a onde millimetriche 3GPP n257 e n261. Impiega un'architettura a doppia polarizzazione 4×2, integrando quattro catene di controllo del fascio di trasmissione/ricezione di unità di radiazione dell'antenna su un singolo chip e realizza il multiplexing di trasmissione/ricezione in modalità half-duplex. Serve come chip di controllo RF principale per la produzione di massa di antenne a schiera a fase attiva a onde millimetriche, leggere e compatte.

Sfruttando processi semiconduttori in silicio ad alta integrazione, il chip integra sfasatori, amplificatori di guadagno, combinatori di segnale e un core di controllo digitale in un unico package, riducendo significativamente il numero di componenti nell'antenna a schiera, nonché il consumo energetico complessivo e le dimensioni fisiche del dispositivo. Bilancia la velocità di commutazione del fascio, la potenza di trasmissione lineare e le prestazioni di rumore di ricezione, rappresentando un aggiornamento completo delle metriche complessive delle prestazioni RF rispetto ai prodotti di seconda generazione; i pin e i protocolli di controllo digitale dei chip della stessa serie sono interoperabili, facilitando lo sviluppo iterativo da parte dei produttori di prodotti a schiera cross-band.

II. AWMF-0200 Architettura Core e Parametri Hardware

1. Progettazione dell'architettura RF

- Configurazione canali: 4 elementi radianti × doppia polarizzazione (polarizzazione orizzontale H + polarizzazione verticale V), per un totale di 8 porte RF dell'antenna;

- Combinazione di polarizzazione: Dispone di 2 porte comuni per entrambe le modalità di polarizzazione; i segnali di polarizzazione orizzontale e verticale vengono elaborati in modo indipendente per la trasmissione e la ricezione, consentendo il beamforming simultaneo di segnali a doppia polarizzazione;

- Modalità operativa: Half-duplex (commutazione time-division tra Tx e Rx); un'unica antenna a schiera gestisce sia la trasmissione downlink che la ricezione uplink, semplificando il layout del collegamento front-end RF;

- Precisione di controllo: Moduli integrati di regolazione di fase ad alta precisione e controllo di guadagno digitale, che supportano la scansione e lo sterzo del fascio ultraveloce a velocità millisecondi.

2. Specifiche elettriche chiave

Banda di frequenza operativa: da 26,5 GHz a 29,5 GHz (copre le bande 5G a onde millimetriche commerciali mainstream n257 e n261)

Specifiche architettura: Quad-core, 4 canali, beamforming a doppia polarizzazione 4×2 |

Prestazioni di trasmissione: Potenza di uscita lineare migliorata; linearità dell'amplificatore di potenza ottimizzata per accogliere segnali di modulazione a banda larga 5G

Prestazioni di ricezione: Figura di rumore (NF) inferiore, che migliora la sensibilità di ricezione a lungo raggio delle onde millimetriche

Tecnologia di calibrazione: Tecnologia di calibrazione senza fase-guadagno Zero-Cal®, che elimina la necessità di complessi debug in fabbrica

Tipo di package: WLCSP (Wafer-Level Chip-Scale Packaging), dimensioni micro-surface-mount, adatte per il montaggio su pannelli antenna ad alta densità

Compatibilità: Compatibilità pin e protocollo digitale con l'intera serie di chip a onde millimetriche Gen-3, offrendo una forte riutilizzabilità della piattaforma

III. Vantaggi tecnici principali dell' AWMF-0200

1. Integrazione estrema, riduzione di SWaP-C (dimensioni, peso, potenza, costo) del sistema

Le tradizionali antenne a schiera a onde millimetriche richiedono l'impilamento di più componenti discreti come sfasatori, attenuatori, LNA e amplificatori di potenza; l'AWMF-0200 integra l'intera catena RF a 4 canali a doppia polarizzazione su un singolo chip, riducendo il numero di componenti per modulo antenna di oltre il 60%. Ciò riduce significativamente lo spessore del pannello antenna e il peso complessivo dell'unità, rendendola particolarmente adatta per terminali portatili e implementazioni di small cell leggere.

2. Tecnologia di calibrazione Zero-Cal® senza calibrazione, che riduce significativamente le barriere alla produzione di massa

Il chip dispone di algoritmi integrati di auto-calibrazione di fase e guadagno, eliminando la necessità di calibrazione e debug manuale canale per canale prima della spedizione. Ciò mitiga la distorsione del fascio causata dalla deriva termica nei componenti a onde millimetriche e dalle variazioni di processo, riduce i tempi di debug della linea di produzione per i produttori di antenne, abbassa i tassi di guasto nella produzione di massa e migliora la coerenza del fascio dell'antenna.

3. Salto nelle prestazioni RF con il processo in silicio di terza generazione

Rispetto al precedente prodotto Gen-2: maggiore potenza di trasmissione lineare, che supporta una maggiore Potenza Isotropa Radiata Equivalente (EIRP); figura di rumore di ricezione ottimizzata, che offre una migliore penetrazione dei muri a onde millimetriche e una copertura a lungo raggio; consumo energetico DC complessivo ulteriormente ridotto, garantendo un aumento di temperatura controllabile durante il funzionamento continuo prolungato e una migliore stabilità in condizioni esterne con qualsiasi condizione atmosferica.

4. Soluzioni a schiera flessibili e scalabili

Un singolo chip pilota un'antenna a 4 elementi a doppia polarizzazione; accoppiando più chip, è possibile costruire antenne a schiera attive MIMO su larga scala con 8, 16 o 32 elementi, con una copertura EIRP che spazia nell'intervallo 30–70 dBmi per soddisfare i requisiti di comunicazione per distanze di copertura variabili; accoppiato con il chip convertitore su/giù a frequenza intermedia AWMF-0188 della stessa serie, è possibile creare una soluzione completa di sistema ricetrasmettitore RF a onde millimetriche.

IV. Principali scenari applicativi dell' AWMF-0200

1. Comunicazioni 5G a onde millimetriche (applicazione principale)

- Micro-stazioni base a onde millimetriche, pico-stazioni base e celle volanti: scenari di espansione del traffico ad alta densità in distretti commerciali urbani, edifici per uffici e luoghi di ritrovo;

- Terminali CPE a onde millimetriche per Fixed Wireless Access (FWA): accesso a banda larga Gigabit wireless per case e aree remote;

- Comunicazioni a onde millimetriche in-vehicle e interconnessione veicolo-terra ad alta velocità per trasporti ferroviari: adatte per requisiti di tracciamento del fascio mobile in-vehicle;

Pienamente conforme alle specifiche del protocollo 3GPP a onde millimetriche, soddisfa i requisiti di elevata larghezza di banda, bassa latenza e trasmissione ad alta velocità.

2. Espansione delle comunicazioni integrate aria-terra-spazio (adattato per comunicazioni satellitari in orbita terrestre bassa (LEO))

Adatto per ricevitori satellitari LEO terrestri portatili e antenne a schiera leggere per comunicazioni satellitari a bordo. Sfruttando la capacità di rapida commutazione del fascio tramite tecnologia miniaturizzata, può tracciare satelliti LEO in transito in tempo reale, affrontando le esigenze di connettività a banda larga in aree remote, in mare e in zone selvagge dove non sono disponibili reti terrestri.

3. Reti private industriali e comunicazioni wireless specializzate

Per reti wireless private in siti industriali, terminali di comunicazione per emergenze e radio a banda larga portatili, il beamforming a doppia polarizzazione resistente alle interferenze del sistema garantisce collegamenti di comunicazione più stabili e affidabili in ambienti elettromagnetici complessi.

V. Riepilogo del valore del prodotto dell' AWMF-0200’

Con la sua architettura altamente integrata basata su silicio, le capacità di produzione di massa senza calibrazione, le prestazioni RF a onde millimetriche di terza generazione e il design compatto, l'AWMF-0200 affronta i quattro principali problemi del settore associati alle antenne a schiera a onde millimetriche: dimensioni ridotte, elevato consumo energetico, messa in servizio complessa e costi elevati. È il componente principale del beamforming per la distribuzione commerciale su larga scala del 5G a onde millimetriche e l'adozione diffusa di terminali satellitari portatili in orbita terrestre bassa, bilanciando i requisiti della produzione di massa su larga scala sia per applicazioni consumer che commerciali con la capacità di adattarsi a condizioni di comunicazione esterne impegnative.