现可使用60 GHz回程链路提升蜂窝容量

10 GbE有效载荷或CPRI接口。

毫米波收发器芯片组

ADI公司针对小型蜂窝回程应用，优化了其在该设计中使用的第二代硅锗(SiGe) 60 GHz芯片组。发送器芯片是一款完整的模拟基带转毫米波上变频器。采用以250MHz步进覆盖57 GHz到66 GHz的改进型低相位噪声频率合成器，可支持至少64 QAM的调制。输出功率已经提升到大约16 dBm线性功率，而集成式功率检测器则可监测输出功率，使其不超过法定限值。

该发送器芯片可提供对IF和RF增益的模拟或数字控制。在使用更高阶调制的情况下，有时需要模拟增益控制，因为对幅度调制而言，离散增益改变可能会出错，导致出现误码。内置SPI接口可为数字增益控制提供支持。

对于在窄通道中需要更高阶调制的应用而言，可以向发送器中加入拥有更低相位噪声的外部PLL/VCO，并使内部频率合成器旁路。

图3显示了最高支持1.8 GHz带宽的发送器芯片的框图。MSK调制器选项可实现速率高达1.8 Gbps的低成本数据传送，而无需使用高成本、高功耗的DAC。

接收器芯片是该器件的辅助器件，同样经过优化，能够满足小型蜂窝回程的严苛要求。该接收器的特点是能够将输入P1dB大幅提升到-20 dBm，并将IIP3提升到-9 dBm，从而处理短程链路，短程链路中碟形天线具有高增益，会在接收器输入端产生高信号电平。

其他主要特性包括：噪声系数在最大增益设置下低至6 dB;可调低通和高通基带滤波器;合成器与发送器芯片中的新型合成器相同，能够在57 GHz到66 GHz频段支持64 QAM调制;对IF和RF增益的模拟或数字控制。

图4显示了接收器芯片的框图。请注意，该接收器还包含一个AM检测器，用以解调开关键控(OOK)等幅度调制。此外，还可使用FM鉴频器解调简单的FM或MSK调制。这就是用于为QPSK恢复正交基带输出和解调更复杂的QAM调制的IQ解调器之外的附加功能。

发送器和接收器均采用4mm×6mm BGA型晶圆级封装。借助这些表贴器件，可实现回程应用无线电板的低成本制造。

图5所示的是示例毫米波调制解调器和无线电系统的框图。除FPGA、调制解调器软件和毫米波芯片组外，该设计还包含一些其他组件。其中包括双通道12位1 GSPS ADC;最高2.8 GSPS的四通道16位TxDAC;以及超低抖动时钟合成器(支持ADC和DAC IC上使用的JESD204B串行数据接口)。

演示平台

图6所示的平台由Xilinx和ADI公司共同创建，用于演示目的。该实施方案包括Xilinx开发板上的FPGA调制解调器、工业标准FMC板(包含ADC、DAC和时钟芯片)，以及两块无线电模块评估板。

该演示平台包括用于调制解调器控制和视觉显示功能的笔记本电脑，以及用于复制典型毫米波链路路径损耗的可变RF衰减器。开发板上的FPGA可执行WBM256调制解调器固件IP。开发板上的工业标准FMC夹层接插件可用于连接基带板和毫米波无线电板。

毫米波模块可卡合在基带板上。模块具备用于60 GHz接口的MMPX连接器以及用于可选用外部本振的SMA连接器。该平台包含在频分双工连接的每个方向对应的250 MHz通道中演示高达1.1 Gbps点对点回程连接所需的全部硬件和软件。

模块化和可定制

由于FPGA高度模块化且可定制，因而能够降低为无线回程应用构建平台的成本。为小型蜂窝回程市场的毫米波调制解调器解决方案选择商用器件时，请选择高能效的FPGA/SoC和高性能的宽带IP内核。高速也是为宽带通信和开关功能选择GT时应考虑的一个因素。此解决方案扩展能力出色，支持多种产品种类，包括以每秒数百兆位运行的低端小型蜂窝回程产品，以及同一硬件平台上的3.5 Gpbs回程产品。

至于无线电部分，收发器IC封装在表贴器件中，降低了制造成本。市场上的器件可满足小型蜂窝部署无线回程需求的功耗、尺寸、灵活性和功能要求。您还可采购专为完善无线回程链路配备的高性能数据转换器和时钟管理IC。

参考文献：

[1]关于超高容量网络的演进及颠覆性愿景.国际无线工业联盟(IWPC),2014年4月.

本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第5期第77页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。