Circuito integrato monolitico per applicazioni a 38 e 42 GHz

CIRCUITI INTEGRATI –

La famiglia Mmic sviluppata da Avago comprende cinque chip che consentono ai progettisti di ottenere da un singolo fornitore una soluzione radio completa da 38 a 42 GHz con tecnologia Smt.

Il mercato delle infrastrutture wireless è in costante espansione per soddisfare la crescente domanda dei clienti cellulari. Smartphone e tablet stanno generando una quantità di dati sempre crescente che deve essere gestita da reti backhaul. Le microonde point-to-point rappresentano uno dei principali metodi di backhaul deployment nel mondo, oltre al rame T1/E1, all'Ethernet su fibra, e all'Ethernet su rame. Nelle aree del pianeta dove viene utilizzato un backhaul a microonde a 38GHz (37-40 GHz) la rete è già in fase di saturazione. Gli operatori della rete stanno quindi prendendo in considerazione la possibilità di sovrapporre una nuova banda a microonde da 42 GHz per fornire collegamenti radio a breve distanza ad altissima capacità. Il packaging può porre serie difficoltà nella fornitura di una valida soluzione RF a 42 GHz laddove le soluzioni tradizionali con leadframe in plastica non funzionano più in maniera soddisfacente. In questi casi, il package sviluppato da Avago da 5x5 mm in laminato con cavità d'aria offre un vantaggio nel raggiungimento di alte prestazioni. La progettazione Mmic avviene utilizzando il processo Phemt (Pseudomorphic High Electron Mobility Transistor) a 0.17 micron di proprietà di Avago. Grazie ai transistor FT >80 GHz, tale processo è in grado di soddisfare le applicazioni a frequenze di 40 GHz. I circuiti primari, prodotti negli impianti di fabbricazione a wafer di 6 pollici ad alto volume e a resa elevata, sono inclusi in package Smt di 5x5 mm. L'operazione di produzione e collaudo è totalmente automatizzata ed è in grado di fornire milioni di chip al mese.

Convertitore elevatore
L'AMGP 6551 utilizza un approccio subarmonico bilanciato per ridurre le perdite del LO (oscillatore locale) che potrebbero verificarsi nel segnale RF, diminuendo così i requisiti del filtro. Basato su un mixer Single Balanced SH SSB seguito da un amplificatore-attenuatore-amplificatore-attenuatore-amplificatore, presenta una bassa cifra di rumore, buona linearità, guadagno di conversione e controllo del guadagno. L'alta linearità in entrata è raggiunta grazie alla distribuzione delle fasi di guadagno e perdita in modo tale da non saturarne nessuna. La bassa distorsione è ottenuta grazie al fatto che l'attenuatore Fet non entra mai nella gamma non-lineare. Ciò è possibile grazie all'impiego di un approccio con "linea dissipativa" che aggiunge in maniera sequenziale sempre più perdite al segnale non appena il derivatore Fet viene accesso, senza tuttavia avvicinarsi mai alla regione non-lineare di pinch-off. Sopra la gamma 37-44 GHz, l'AMGP 6551 fornisce un tipico guadagno di conversione up di 12dB con controllo del guadagno da 24 dB. L'allineamento 50 Ω RF/LO è ottenuto in tutte le porte e il tipico punto di intercettazione del terzo ordine di output è pari a +17 dBm. L'AMGP 6551 è alloggiato in un package Smt 5x5 mm e funziona con un'alimentazione a 5V, consumando tipicamente 300 mA.

Convertitore abbassatore
Il convertitore abbassatore AMGP 6552 è composto da un amplificatore quadrifasico a bassa rumorosità combinato con un mixer subarmonico a reiezione di immagine. L'Lna viene alimentato in un ripartitore di potenza RF in fase nel mixer. Dal ripartitore di potenza i segnali vengono alimentati su un lato di coppie di diodi in antiparallelo per produrre un pompaggio subarmonico. L'altro lato dell'antiparallelo viene pompato dalla commutazione dell'oscillatore locale utilizzando un accoppiatore Lange. All'oscillatore locale non è applicato un amplificatore separatore poiché una seconda armonica non voluta può essere qui facilmente prodotta e auto-mixarsi per scendere a raggiungere quasi la frequenza intermedia. Al di sopra del campo di frequenza, fornisce un guadagno tipico della conversione in discesa di 14 dB. Viene raggiunta la cifra di rumore tipica pari a 4.5 dB e l'input tipico IP3 è -5 dBm.

Amplificatore di potenza
L'amplificatore di potenza lineare Mmic AMGP 6445 ha una progettazione quadrifasica con tre alimentazioni separate per porte e drain per una polarizzazione ottimale ed è progettato per trasmettitori che operano tra 40 e 44 GHz.Nella banda operativa, fornisce una potenza in uscita tipica di 29 dBm (P-1dB) e 16.5 dB di guadagno per piccoli segnali.Il dispositivo AMGP 6445 è anche progettato per applicazioni ad elevata linearità, e il sistema di amplificazione mostra qui un tipico +35 dBm OIP3. I circuiti di adattamento in entrata, interstadio e uscita sono composti da circuiti di pre-adattamento e trasformatori d'impedenza. Il combinatore di potenza finale è determinante nell'adattamento delle fasi di 8 Fet separati per combinare la potenza totale in un'unica uscita coesa.

Buffer oscillatore locale con moltiplicatore di frequenza
L' oscillatore locale AMMP 6125 è un moltiplicatore di frequenza integrato (x2) facile da usare con montaggio superficiale. L'Mmic riceve un segnale in entrata tra 5 e 13 GHz e lo raddoppia a 10 o 26 GHz. Presenta amplificazione integrata, accoppiamento, soppressione armonica e reti di polarizzazione. L'input/output sono accoppiati a 50 Ω e completamente protetti da CC. Il moltiplicatore di frequenza è un amplificatore differenziale che funge da simmetrizzatore attivo. Gli output sono connessi in modo tale che anche le correnti di drain sono in fase e aggiungono pertanto potenza, mentre l'armonica dispari è fuori fase e quindi soppressa.

Amplificatore con guadagno variabile
Il VGA AMGP 6342 utilizza una topologia attenuatore-amplificatore per massimizzare la linearità, il guadagno e il controllo del guadagno in un pacchetto Smt 5x5 mm. Adatto per le applicazioni tra 27 e 44 GHz, il guadagno per piccoli segnali è tipicamente di 9 dB (37-44 GHz) e il campo dinamico del guadagno è tipicamente di 35 dB. Operando ad una tensione di alimentazione pari a 5 V, il consumo è tipicamente di 205 mA.

Rilevatore di potenza
L'amplificatore di potenza include un semplice rilevatore di potenza integrato resistivo, come avviene nella maggior parte degli amplificatori di potenza, ed è utile nella rilevazione del livello di potenza di un sistema "on/off"; tuttavia, essendo resistivo ha un campo limitato e non ha direttività. Molti sistemi moderni di autocorrezione devono conoscere l'effettiva tensione che viene trasmessa indipendentemente dal carico d'antenna. Il rilevatore di potenza Avago compensato con temperatura direzionale è adatto alla gestione di questo tipo di applicazioni. Il rilevatore VMMK 3413 utilizza un accoppiatore ad elevata tolleranza combinato con un amplificatore differenziale CC collegato ad un diodo interno di riferimento. Un pacchetto a scala wafer viene utilizzato per il suo basso costo e per le piccole dimensioni pari a 0,5 x 1,0 mm. La perdita della potenza di banda del rilevatore è tipicamente solo di 0,8 dB nella banda a 42 GHz. La tensione del rilevatore è compresa tra 0 e 3 V su un campo di potenza compreso tra -5 dBm e +25 dBm. La direttività a 8 dB consente una misurazione fedele della potenza trasmessa rispetto ai rilevatori di potenza resistivi non isolati dalle riflessioni. Operando a 1,5 V, il consumo di corrente è tipicamente di soli 0,15 mA.

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