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ADRV9009/9008单平台收发器是如何满足所有通信标准需求的?

2018-08-09来源: EEWORLD 关键字:ADRV9009  ADRV9008  ADI  RadioVerse  收发器

日前,ADI宣布RadioVerse技术和设计生态系统再添一系列新品,包括ADRV9009、ADRV9008-1、ADRV9008-2三款平台化产品,ADI RadioVerse市场经理翁洁详细介绍了RadioVerse新品的详情。


其中ADRV9009为集成式双通道RF发射器、接收器和观测接收机,ADRV9008-1为集成式双通道RF接收器,ADRV9008-2为带观测接收机的集成式双通道发射器。


为什么需要平台化产品?




ADRV9009/9008一则广告,说明平台化产品有多重要


翁洁表示,5G在中国将加速部署是件毋庸置疑的趋势,但是和4G相比,需要众多的技术升级,包括空口技术、编码技术、基带等都需要引入新技术和新标准。对于收发器来说,具体要满足以下三点特性,首先5G频谱目前还未确定,因此频谱的扩展相当重要,器件必须要覆盖所有频谱标准。其次,3GPP里目前规定5G的最大带宽为200MHz,因此收发器的相应带宽也需要支持200MHz,另外Massive MIMO的技术,也需要更高集成通道的收发器。


这些ADRV9009/9008都可以满足。


尽管5G这么热门,但翁洁强调对于通讯市场来说,旧有的通信技术仍然会有大量的市场需求,所以设备商既需要对于先进技术平台的需求,同时也需要向前兼容旧有协议。如果依靠多种平台解决方案满足需求的话,会增加成本。因此客户需要一个强大的解决方案,用同一平台满足所有的通讯开发需求,可明显减轻客户在成本、开发、备料上的压力。


而这些,ADRV9009/9008也可以满足。


ADRV9009/9008可应用领域包括,3G/4G/5G TDD宏蜂窝基站,TDD有源天线系统,大规模MIMO,相控阵雷达,电子战,军事通信,便携测试设备等多应用领域。支持包括3GPP、NB-IOT、多载波GSM等多种标准。


翁洁具体解释道,ADRV9009已经达到了分立系统的性能,因此针对通信领域,ADRV9009可以满足多载波GSM对线性度和对噪声的要求,同时通过多芯片相位同步,简化波束成形相位校准过程。


而在防务领域来说,具有快速跳频特性可增加链路的可靠性、安全性的。


针对测试仪器依波表来说,200MHz带宽可满足5G测试仪器需求,替代传统离散方案。此外,RadioVerse可支持无线电SDR,满足紧急通信设备场景。


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ADRV9009/9008应用场景一览


ADRV9009/9008为什么这么强大?


ADRV9009框图如图所示。


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具体性能指标如下:


ADRV9009:


  • 双发射器

  • 双接收器

  • 双输入共享观察接收器

  • 最大接收器带宽:200 MHz

  • 最大可调谐发射器合成带宽:450 MHz

  • 最大观察接收器带宽:450 MHz

  • 全集成的小数 N 射频合成器

  • 全集成的时钟合成器

  • 适用于射频 LO 和基带时钟的多芯片相位同步

  • JESD204B 数据路径接口

  • 调谐范围:75 MHz 至 6000 MHz

ADRV9008-1:


  • 双接收器

  • 最大接收器带宽:200 MHz

  • 全集成的小数 N 射频合成器

  • 全集成的时钟合成器

  • 适用于射频 LO 和基带时钟的多芯片相位同步

  • JESD204B 数据路径接口

  • 调谐范围:75 MHz 至 6000 MHz

ADRV9008-2:


  • 双发射器

  • 双输入共享观察接收器

  • 最大可调谐发射器合成带宽:450 MHz

  • 最大观察接收器带宽:450 MHz

  • 全集成的小数 N 射频合成器

  • 全集成的时钟合成器

  • 适用于射频 LO 和基带时钟的多芯片相位同步

  • JESD204B 数据路径接口

  • 调谐范围:75 MHz 至 6000 MHz

相较于前一代产品AD9371来说,接收器的带宽从100MHz扩大到200MHz,发射器的带宽从250MHz提高到450MHz,更宽的带宽可以支持更高的数据速率,满足2G到5G的所有需求。


ADRV9009增加了相位同步算法,可通过内部LO相位同步简化数字波束成形,无需外部本振和复杂的离散原件,降低大规模 MIMO 和相控阵雷达的系统复杂性、成本和功耗。


ADRV9009和AD9371相比,跳频性能有更大提高,AD9371跳频是几百毫秒级,而ADRV9009可在100毫秒之内完成,从而减少系统停机时间,改善频谱效率和链路安全性。尤其是对于防务应用来说,需要通过快速跳频实现通讯的安全性和可靠性。“这体现出RadioVerse的多样性,不仅仅是为了通用通信市场开发,还会考虑其他一些客户的特殊需求。”翁洁说道。


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如图所示,ADRV9009支持单芯片TDD,ADRV9008则通过ADRV9008-1和ADRV9008-2支持FDD模式,这是两款芯片的最主要区别。对于部分只需要接收通道的监听器或者频谱仪之类的应用来说,可以节约部分成本和功耗。同时,如果需要单芯片支持FDD的话,器件内部至少要集成两个本振,才可以一个LO支持Rx频率,一个LO支持Tx频率,但两个LO之间会产生耦合,考虑到5G及多载波GSM对性能要求较高,所以将收发器分离,从而实现更好的性能。


此外,ADRV9009/9008内部集成DPD(数字预失真),并集成观测接收器。观测接收器有两个用途,一个是开放给客户,用作DPD观测环回通路。还有一个功能是芯片内部用它做校准,因为零中频需要用校准达到降低镜像抑制以及本振泄露等作用。


Tips:预失真原理,即通过一个预失真元件(Predistorter)来和功放元件(PA) 级联,非线性失真功能内置于数字、数码基带信号处理域中,其与放大器展示的失真数量相当(“相等”),但功能却相反。将这两个非线性失真功能相结合,便能够实现高度线性、无失真的系统。数字预失真技术的挑战在于PA的失真(即非线性)特性会随时间、温度以及偏压(biasing)的变化而变化,因器件的不同而不同。因此,尽管能为一个器件确定特性并设计正确的预失真算法,但要对每个器件都进行上述工作在经济上则是不可行的。为了解决上述偏差,我们须使用反馈机制,对输出信号进行采样,并用以校正预失真算法。数字预失真采用数字电路实现这个预失真器(Predistorter),通常采用数字信号处理来完成。通过增加一个非线性电路用以补偿功率放大器的非线性。这样就可以在功率放大器(PA)内使用简单的AB类平台,从而可以消除基站厂商制造前馈放大器 (feedforward amplifier)的负担和复杂性。此外,由于放大器不再需要误差放大器失真矫正电路,因此可以显着提高系统效率。


此前,DPD通常作为分立元件放置在PA与收发器之间,而自AD9375起RadioVerse就集成了DPD,使得设计更为简单。


RadioVerse平台化发展路径


RadioVerse是ADI于两年前提出的无线电RF技术和设计生态系统,其核心是ADI特有的的宽带射频收发器和超低功耗收发器,围绕收发器,ADI提供了一系列的测试环境和评估的软件工具,同时也包含ADI自己开发以及和第三方合作推出的参考设计,其宗旨就是帮助客户尽快将射频产品推向市场。


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RadioVerse起初是为了针对通讯无线基础设施,比如宏基站、小基站等应用,之后又衍生到了中继站、IoT网关gateway,微基站等多种应用。而随着通信技术的不断拓展,包括无人机图传、机器人、对讲机等应用中,同样采用了RadioVerse的方案。


 


        RadioVerse的一则广告,说明了其意义所在
   

翁洁特别提到了不久前在泰国发生的足球队员被困事件,在该事件中,除了马斯克的迷你潜水艇黑科技之外,还有Maxtech Network提供的紧急救援通信系统。一般情况下,在洞穴这种阻碍较多的地方,信号很难穿越,但通过几十套Maxtech设备,通讯系统可使无线电设备以菊链(daisy-chain)模式连结起来,使受困于洞穴深处的少年藉此将语音、数据与影像信息传送至外界。在这套设备内部,就使用了AD9364单通道收发器。“我们可以自豪地说,收发器是可以拯救生命的。”翁洁说道。


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泰国警方手持Maxtech设备


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盘点一下此前RadioVerse产品线,我们不难看出,无论是带宽、收发器、镜像抑制、直流抑制等性能都在不断提升,越来越符合宏基站的性能要求。


翁洁表示,RadioVerse拥有高集成度,本身硬件架构师零中频的,内部集成了接收通路、反馈通路、发射通路,可直接取代传统中频架构所需要的多级放大器、过滤器、ADC和数字处理等二十余款器件构成的离散架构。


为了让用户更为方便的了解RadioVerse,ADI专门设计了专题页面(http://www.analog.com/cn/applications/technology/sdr-radioverse-pavilion-home.html),截至目前已有超过40万的访问量,在专题页面中,用户可下载文档、用户手册等,还可以找到评估板资料,软件资料等丰富资源,同时也可以获得ADI和第三方推出的各类参考设计,加速产品设计周期。


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如图所示,ADI无论在技术、工具、合作伙伴、参考设计、第三方等方面,都在不断进行扩充,也吸纳了包括HJX在内的多家中国本土公司,以更好地服务中国客户,同时也积极帮助中国本土公司走出国门,服务全球伙伴。


翁洁特别强调,ADI通过推出可直接应用于生产环节的参考设计,大幅加速客户开发周期。像ADRV9009产品,在上市之前就和第三方合作,用户拿到新产品要经过评估、开发等环节,通常要一年到一年半左右,而现在客户可以在半年内将产品推向市场。


翁洁透露,今年四季度,ADRV 9009RF-SOM就会完成,该参考设计最多可扩展到4个ADRV9009,8×8通道。SOM正是一个模块化可直接用于生产的系统,支持包括9009相位同步、FPGA、以及通用外围接口电路,完全由ADI自主完成,此外ADI还会将驱动代码开源在GitHub上,用户不光可以评估,这款经过认证的生产就绪型产品可直接用到通信、雷达以及测试仪表中。“我们通过提供更多底层资源,让客户更好地简化硬件开发流程,从而专注于软件及上层应用的开发,这也是客户所希望得到的。”翁洁说道。


为了完善RadioVerse的生态系统,ADI不断地听取客户反馈。翁洁以JESD204B举例道,“我们和客户交流时发现JESD204B建立连接很困难,最多可能要耗费几个月时间。所以我们提供了一个整套软件方案,通过和Xilinx、英特尔的合作,完成兼容性验证,帮助客户在FPGA上快速实现JESD204B的连接,可以和ADI的高速转换器、收发器,时钟芯片等连接,开发周期则降到了两个礼拜之内。


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此为ADRV9009/9008评估板介绍视频,已经集成了各种元素


谈到RadioVerse未来发展方向,翁洁表示:“RadioVerse一定是朝向平台化发展,这个平台不但可以连接ADI和客户,还可以连接ADI的合作伙伴和客户,以及ADI内部的各种不同技术。未来5G除了sub-6GHz的需求之外,还有毫米波技术。在毫米波、Lidar、Radar等领域,ADI也有着充足的积累。RadioVerse作为一个平台会把这些ADI不同的技术、ADI的客户、ADI的合作伙伴连接在一起,提供一站式的服务,来解决他们最棘手的无线电难题。


关键字:ADRV9009  ADRV9008  ADI  RadioVerse  收发器

编辑:冀凯 引用地址:/wltx/2018/ic-news080920984.html
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