隨著 5G 毫米波系統設計的全面展開，三家公司正在提供面向各種 5G 應用的芯片和系統波束形成器解決方案。
毫無疑問，毫米波波束成形技術對于 5G 實施至關重要，因為它們能夠解決傳播損耗、高頻傳輸和高精度信號傳輸問題。
為滿足這些需求，三家提供毫米波技術的公司在夏季發布了創新解決方案。這些產品承諾在 5G 應用中實現高效率和可靠性。
在本文中，簡要介紹一下這三家公司的芯片在毫米波波束成形創新，已經強調了它們在 5G 實施中的可行性。
基于 SiGe 工藝的模擬波束成形 IC
就其本身而言，恩智浦半導體(NXP)在 6 月宣布將其最新的模擬波束成形解決方案 MMW9012K 和 MMW9014K 添加到其 5G 產品組合中。該公司利用其硅鍺 (SiGe) 工藝將雙極化支持納入解決方案，使其能夠實現高 5G 可靠性和最大化集成水平。
對于其 MMW9012K 波束成形 IC，恩智浦利用其 SiGe 工藝來整合雙極化支持
盡管這些領域需要基于高頻和帶寬的 5G 毫米波解決方案，但高頻會導致毫米波信號距離更短，從而導致其部署過程中出現顯著的傳播損耗。這些解決方案使設計人員能夠為客戶實現更精確的 5G 毫米波波束轉向和更高的整體系統可靠性。
可通過 LVDS 或 SPI 編程
設計人員可以使用低壓差分信號 (LVDS) 鏈路或高速串行外圍接口 (SPI) 總線對 MMW9012K 和 MMW9014K 4 通道雙極化模擬波束成形 IC 進行編程。
該解決方案提供 8 位相位和增益分辨率，每個通道都包含一個發送 (TX) 和接收 (RX) 鏈。兩條鏈都提供移相器、緩沖器和可變增益放大器 (VGA)。然而，恩智浦嵌入了片上功率檢測器，用于在傳輸過程中監控天線端口的功率水平。
據恩智浦稱，該解決方案的小型 FO-WLPBGA 封裝尺寸使其適用于小型化密集型應用。設計人員可以將 MMW9012K 和 MMW9014K 集成到相控陣天線 (AESA)、無線基礎設施、雙極化天線以及 5G NR、RAN 和 CPE 應用中。在本文發布時，恩智浦似乎并未提供這兩種器件的數據表。
小尺寸每通道波束形成器解決方案
看到支持 n257、n258 和 n260 頻段的全球主流使用所需的下一代技術的需求不斷增長，Psemi發布了其 毫米波產品套件。該套件包括8 通道波束成形前端 PE188200 和雙通道上下轉換器 PE128300，兩者都是 5G 應用所必需的。
據該公司稱，這些毫米波 IC 可用于多種應用，包括基于 5G 基站的天線系統、點對點無線電通信和 5G 客戶端設備。Psemi 表示，它提供支持包和技術專長，以協助設計人員進行 5G 產品開發。
8 通道波束成形前端 PE188200 的功能框圖。圖片由Psemi提供
雖然據說這兩款 IC 都具有關鍵的設計優勢，例如每通道占用空間小和廣泛的 IF 到 RF 覆蓋范圍，但 PE188200 提供天線設計靈活性和高精度毫米波波束成形，而 PE128300 提供低功耗和系統損傷最小化功能. PE188200和PE128300的產品簡介中提供了更多信息。
Psemi 表示，因為它們是單片集成，所以這些 IC 可以讓設計人員構建大型陣列而無需額外的布線。此外，設計人員可以通過將上下轉換器與多達四個波束賦形前端集成來實現混合波束賦形和其他幾種天線配置。
8 通道波束賦形前端的特點包括：
覆蓋 n257 頻段的 26.5 GHz 至 29.5 GHz 頻率范圍
快速波束切換
四個雙極性天線
射頻端口阻抗為 50 Ω
512 束密集型片上存儲器
基于 SPI 的編程
同時，Psemi 的 PE128300 雙通道上下轉換器提供 24.25 GHz 至 29.5 GHz 的頻率范圍，支持 n258 和 n257 頻段。此外，該 IC 可在 800 ns 內實現超快 TDD 切換，兼容 PE188100 和 PE188200 波束成形 IC，以及基于單字節 SPI 命令的控制。
毫米波 SDR 的原型設計解決方案
與此同時，Tmytek 專注于為 5G 應用啟用毫米波軟件定義無線電 (SDR) 功能。該公司發布了一種解決方案，旨在幫助改善多個射頻通道的增益和相位，并以出色的誤差矢量幅度 (EVM) 性能將 SDR 頻譜擴展到 5G FR2 毫米波頻段。
該平臺名為 NI USRP SDR，由UD Box 5G和 BBox 5G系列盒級系統組成。它們共同為設計人員提供 5G NR 毫米波傳輸、分析和波束控制功能。Tmytek UD Box 和 BBox 可以將低于 6 GHz 的信號轉換為 28 GHz，以在高達 400 MHz 帶寬/256 QAM 的 EVM 質量下在毫米波頻段內進行 5G NR FR2 波形傳輸和分析。
左圖顯示了 Bbox 5G 波束形成器（下）和 UD Box 5G 上/下轉換器（中）和基站仿真器（上）。右圖顯示了帶有陣列天線的 BBox 5G 單元的特寫。圖片由Tmytek提供
Tmytek 表示，這些解決方案的功能允許實時監控和超快速原型設計。它們提供了一個現成的波束管理平臺，設計人員可以將其整合到他們的毫米波應用中。設計人員還可以將 Tmytek 的界面 GUI-TMXLAB (TLK) 與 UD Box 和 BBox 解決方案集成，以改變光束角度以最大限度地提高信號質量。
UD Box 可最大限度地利用低于 6 GHz 的儀器，為廣泛的 5G 毫米波頻譜提供獨立解決方案，并簡化上下轉換。同樣，BBox 解決方案提供高效的毫米波模擬波束形成、用于 GUI 和 API 控制的軟硬件集成，以及適用于各種應用的波束形成控制。
其中包括毫米波雷達、快速毫米波掃描信道探測系統和 5G 新無線電毫米波 (NR mmWave) 波束成形空中 (OTA) 通信。
