Компоненты для беспроводных решений компании Analog Devices. Современные ВЧ/СВЧ-микросхемы

№ 1’2015
PDF версия
К своему полувековому юбилею, отмечаемому в 2015 г., компания Analog Devices (ADI) существенно расширила номенклатуру продуктов для ВЧ/СВЧ-приложений в результате приобретения в 2014 г. одного из крупнейших производителей высокочастотных микросхем и компонентов — компании Hittite Microwave.
Мартин Купер, разработчик первого сотового телефона Motorola

Рис. 1. Мартин Купер

Основанная в 1965 г. выпускниками MIT Рэем Стата (Raymond Stata) и Мэтью Лорбером (Matthew Lorber) в г. Кембридже (шт. Массачусетс, США), компания ADI начала свою деятельность с выпуска модульных операционных усилителей, собираемых вручную из дискретных компонентов.

В 1960–1970-х гг., когда различные компании разрабатывали первые системы аналоговой сотовой связи, аппаратура базовых станций и сами телефоны изготовлялись на основе микросхем небольшой степени интеграции и на дискретных компонентах, выпускаемых множеством компаний, в том числе и Analog Devices. В 1973 г. компания Motorola продемонстрировала прототип сотовой системы связи DynaTAC (Dynamic Adaptive Total Area Coverage). На 50-этажном здании в Нью-Йорке была установлена первая базовая станция, способная одновременно поддерживать 30 абонентов и предоставлять им доступ к телефонной сети. Более 40 лет назад, 3 апреля 1973 г., Мартин Купер, разработчик первого сотового телефона Motorola, сделал первый в мире публичный звонок с прототипа мобильного телефона, вследствие своих размеров получившего название «кирпич» (рис. 1). А вот первый в мире коммерческий мобильный телефон Motorola DynaTAC 8000Х (рис. 2) массой 794 г был выпущен только спустя 10 лет — в 1983 г. [1].

Модель Motorola DynaTAC 8000X

Рис. 2. Модель Motorola DynaTAC 8000X

Выпускать АЦП и ЦАП компания ADI начала после того, как в 1969 г. приобрела фирму Pastoriza Electronics, специализирующуюся на разработке микросхем для преобразования данных. Кроме АЦП/ЦАП общего и промышленного назначения, в 1980 г. компания производила и специализированные микросхемы для телекоммуникационной аппаратуры. Одним из первых телекоммуникационных АЦП стал AD9000, представленный в 1984 г. и выпускавшийся на протяжении почти двух десятилетий. Этот 6-разрядный быстродействующий АЦП обеспечивал преобразование сигналов в полосе частот до 100 МГц и кодирование со скоростью до 77 MSPS (MSPS — Mega-Samples per Second — миллион отсчетов в секунду). Микросхема предназначалась для QAM телекоммуникационной аппаратуры, систем радиоэлектронного противодействия (ECM, ECCM, ESM) и радиолокационных систем (управления полетами и др.). В 1987 г. был выпущен 8-разрядный быстродействующий (160-МГц) АЦП AD9002 производительностью 150 МSPS, производительность 6-разрядного АЦП AD9006 (1989) достигла 500 МSPS.

 

В 1992 г. компания начала серийное производство первого преобразователя группового сигнала для GSM, выполненного по технологии LC2MOS, который получил название AD7001. Микросхема обеспечивает преобразование I- и Q-сигналов в трактах приема и передачи сотовых телефонов GSM. В состав микросхемы входят два высокоточных 10-разрядных ЦАП для тракта передачи и один быстродействующий 8-разрядный АЦП для приемного тракта, а также регулируемые усилители, фильтры и вспомогательные схемы.

Блок-схема сотового телефона на базе чипсете AD20msp410

Рис. 3. Блок-схема сотового телефона на базе чипсете AD20msp410

В 1994 г. компания выпустила комплект микросхем (чипсет) AD20msp410 для сотовых телефонов GSM второго поколения, состоящий из трех микросхем:

  • ADSP-2171 — алгоритмический сигнальный процессор (ASP — Algorithm Signal Processor) для кодирования речи;
  • ADSP-TTP01 — цифровая микросхема частного применения, или процессор физического уровня (PLP — Physical Layer Processor), обеспечивающий все функции канального кодирования на основе встраиваемого 16-разрядного микроконтроллера и соответствующего ПО;
  • AD7015 — микросхема для обработки смешанных сигналов стандарта GSM, или бэйсбэнд конвертер (BBC — Baseband Converter). Блок-схема сотового телефона на основе чипсета приведена на рис. 3.
Структура микросхемы AD608

Рис. 4. Структура микросхемы AD608

В 1993 г. в компании была создана группа RFG (Radio Frequency Group) по разработке СВЧ-приборов, инженеры которой разработали десятки коммерчески успешных ВЧ/СВЧ-микросхем и модулей. Одним из примеров их удачной работы стала микросхема AD608, выпускающаяся с 1995 г. по настоящее время. В ней интегрированы ВЧ-смеситель и логарифмический усилитель ПЧ с малым (21 мВт) энергопотреблением, предназначенный для применения в трактах приемников сигналов ЧМ, ФМ, GSM, TDMA, в базовых станциях сотовых сетей связи для измерения уровня сигналов (RSSI) и в измерительной аппаратуре с батарейным питанием. Структура микросхемы приведена на рис. 4. На ВЧ- и гетеродинный входы допускается подача сигналов в диапазоне до 500 МГц. В типовом включении ВЧ-входы микросхемы (RFHI, RFLO) дифференциально подключаются к выходу ПАВ фильтра приемника на частоту 240 МГц. Понижающий преобразователь переносит сигнал на стандартную промежуточную частоту 10,7 МГц с коэффициентом усиления 24 дБ. Допустимый диапазон уровней входных сигналов лежит в пределах 95–15 дБм. Логарифмический усилитель может работать с ПЧ вплоть до 30 МГц, диапазон измерителя уровня сигнала RSSI составляет 80 дБ [2].

Структура микросхемы AD6600

Рис. 5. Структура микросхемы AD6600

В 1998 г. ADI представила чипсет AD6600/AD6620 для установки в приемники базовых станций GSM и в аппаратуру других беспроводных систем связи с квадратурной модуляций (GPRS, IS-136, CDMA, TDMA, Wireless LAN и др). Структура микросхемы AD6600 приведена на рис. 5. Квадратурные сигналы I и Q в диапазоне частот 70–250 МГц через регулируемые аттенюаторы и аналоговый мультиплексор поступают на усилитель с изменяемым коэффициентом усиления, выходной сигнал которого преобразуется в цифровую форму 11-разрядным АЦП производительностью 20 МSPS. Общий динамический диапазон входных сигналов составляет 90 дБ, выходные сигналы представлены параллельным цифровым кодом с выхода АЦП и 3-разрядным кодом уровня входных сигналов RSSI. Цифровой приемный сигнальный процессор AD6220 производительностью 65 МSPS состоит из четырех основных функциональных блоков по обработке цифровых сигналов, поступающих от микросхемы AD6600 или от частотного транслятора, двух фильтров-дециматоров с постоянным коэффициентом и фильтра-дециматора с программируемым коэффициентом. Вариант построения базовой станции сотовой связи с разнесенными антеннами на основе рассматриваемого чипсета приведен на рис. 6.

Блок-схема базовой станции

Рис. 6. Блок-схема базовой станции

Чипсет Othello

Рис. 7. Чипсет Othello

Свое лидерство в области микросхем для систем беспроводной связи компания Analog Devices подтвердила в 1999 г., выпустив сразу несколько эксклюзивных микросхем.

 

В состав чипсета Othello (рис. 7) вошли две микросхемы: многополосный синтезатор AD6524 и трансивер прямого преобразования AD6523 (Zero-IF Transceiver). Чипсет, созданный для GSM, поддерживает его расширения GPRS и EDGE. Вместе микросхемы образуют двухдиапазонный трансивер, известный как Analog Devices Othello. Прототип печатной платы трансивера на основе данного чипсета показан на рис. 8. Для GSM требуется очень быстрая перестройка частоты опорного сигнала. Например, в режиме пакетной передачи GPRS перестройка частоты должна занимать не более половины GSM-кадра (250 мкс). Чтобы выполнялось это условие, в синтезаторе AD6524 применена схема ФАПЧ с дробным коэффициентом деления (Fractional-N PLL), дополнительным достоинством которой является малое энергопотребление, поскольку система включается только в нужный момент, а в остальное время «спит».

Прототип трансивера

Рис. 8. Прототип трансивера

Барри Гилберт

Рис. 9. Барри Гилберт

Первой моделью уникального семейства DSP-процессоров TigerSHARC, способных поддерживать 8/16/32-разрядные целочисленные и нецелочисленные типы данных, стала микросхема ADSP-TS001. На одном ее кристалле интегрированы 6-Мбит ОЗУ типа SDRAM, ядро с фиксированной и плавающей точкой, четыре двунаправленных порта связи, 64-разрядный внешний порт, 14 каналов прямого доступа к памяти и 128 регистров. Процессор TigerSHARC отличается статической суперскалярной архитектурой, оптимизированной для телекоммуникационных систем. Он обладает рядом свойств традиционных суперскалярных процессоров, в том числе архитектурой записи/хранения, прогнозированием ветвления и большим сблокированным регистровым файлом. Процессор поддерживается средствами разработки, включая программы моделирования, пакет разработки EZ-LAB и среду разработки ПО VisualDSP [3].

 

Компания Analog Devices, а также известный изобретатель, разработчик транслинейной схемотехники и руководитель научно-технического центра «Северо-западная лаборатория» ADI в Бивертоне — Барри Гилберт (рис. 9) были удостоены престижной награды EDN’s Innovation of the Year Award («Инновация года», 1999) журнала EDN (Electronic Design News). Награда была присуждена за разработку первой в мире высокоточной интегральной микросхемы AD8361 детектора TruPwr. Микросхема AD8361 предназначена для измерения действующей (RMS) мощности ВЧ-сигналов с высоким пик-фактором, например таких, как CDMA, W-CDMA и QAM в трактах приемников и передатчиков в диапазоне до 2,5 ГГц. Структура микросхемы приведена на рис. 10. Измерения основаны на схеме предложенного Барри Гилбертом в 1968 г. четырехквадрантного аналогового умножителя, названного «Ячейкой Гилберта» (Gilbert Cell). В схеме Гилберта впервые были скомпенсированы температурный дрейф и нелинейность традиционных схем. На рис. 11 показаны зависимости выходного напряжения микросхемы от входного ВЧ-напряжения для различных видов сигналов при напряжении питания 5 В в диапазоне входных уровней от 0,02 В/RMS (–21 дБм) до 0,6 В/RMS (+8,6 дБм).

Структура микросхемы AD8361

Рис. 10. Структура микросхемы AD8361

Характеристики микросхемы AD8361

Рис. 11. Характеристики микросхемы AD8361

Ошибка (отклонение от линейности) не превышает 0,5–0,1 дБ [4].

 

Разработанный компанией чипсет SoftCell позволяет существенно сократить количество компонентов для базовых станций следующего поколения беспроводной связи на основе технологий прямого цифрового синтеза DDS (Direct Digital Synthesis) и прямого цифрового преобразования на промежуточной частоте DIFS (Direct IF Sampling). Блок-схема базовой станции на основе чипсета приведена на рис. 12. В состав приемной части входят 14-разрядный АЦП AD6644 производительностью 65 МSPS и четырехканальный цифровой приемный сигнальный процессор AD6624. Передающий тракт содержит четырехканальный цифровой передающий сигнальный процессор AD6622 и 14-разрядный ЦАП AD9772 производительностью 400 МSPS.

В новом столетии ADI продолжила интенсивно разрабатывать инновационные продукты для беспроводных технологий, а также наладила массовый выпуск десятков типов коммерчески успешных микросхем для систем связи различных цифровых стандартов. Рассмотрим особенности некоторых технологий и микросхем из перечня инновационных продуктов, отмеченных компанией на своей «шкале времени» истории.

Блок-схема базовой станции на чипсете SoftCell

Рис. 12. Блок-схема базовой станции на чипсете SoftCell

В 2000 г. выпущен AD20msp430 SoftFone (2000) — процессорный чипсет (Baseband Chipset) для GSM/GPRS/DCS1800/PCS1900 в составе GSM-процессора AD6522 и голосового/сигнального кодека AD6521. Структурная схема мобильного терминала на основе чипсетов AD20msp430 SoftFone и Othello приведена на рис. 13. Основные особенности чипсета: поддержка алгоритмов голосовых кодеков FR (Full-rate), EFR (Enhanced Full-rate); интегрированные ЗУ — SRAM (1 Мбит), 8K DSP (данные), 4K DSP Cache; ток в дежурном режиме 1 мА (шесть недель работы аккумулятора емкостью 1 А·ч); полный набор инструментов разработки.

Блок-схема мобильного терминала AD20msp430/Othello

Рис. 13. Блок-схема мобильного терминала AD20msp430/Othello

В 2005 г. началось производство ADF7020 () — малопотребляющего приемопередатчика с низкой ПЧ, предназначенного для работы в нелицензируемых диапазонах ISM 433/868/915 МГц в соответствии со стандартами ETSI EN-300-220, FCC Part 15.247/15.249. Поддерживаемые скорости передачи данных — 0,3–200 кбит/с в режиме FSK и 0,3–75 кбит/с в режиме ASK, чувствительность приемника — 117 дБм/1 кбит/с, программируемая мощность передатчика — до +13 дБм, напряжение питания — 2,3–3,6 В.

В 2005 г. компания приступила к выпуску AD9958, AD9959 () — двух- и четырехканальных синтезаторов прямого цифрового синтеза (DDS) производительностью 500 МSPS. Микросхемы обеспечивают независимое управление (модуляцию) частотой, фазой и амплитудой каждого канала, что может быть эффективно использовано для коррекции дисбаланса между сигналами, вносимого аналоговыми схемами обработки (усилителями и фильтрами). Наряду с модуляцией (FSK, PSK, ASK) микросхемы поддерживают автоматическое линейное изменение частоты, фазы или амплитуды выходных сигналов, что может быть использовано в системах радиолокации, радиопротиводействия, а также в измерительных системах. Возможные области применения микросхем: генераторы с быстрой перестройкой (Agile Local Oscillators), РЛС с ФАР, схемы синхронизации тактовых сигналов, ВЧ-драйверы для акустооптических фильтров (AOTF), формирователи однополосных сигналов с подавленной несущей частотой (SSB), системы связи с квадратурной модуляцией.

В 2006 г. был создан ADF4108 () — синтезатор частоты с ФАПЧ для реализации гетеродинов в каскадах повышения и понижения частоты беспроводных приемников и передатчиков. В состав микросхемы входят малошумящий цифровой фазочастотный детектор (PFD), схема подкачки заряда, программируемый делитель опорной частоты, программируемые 6- и 13-разрядные счетчики, а также предварительный делитель. Чтобы реализовать полнофункциональный синтезатор частоты с ФАПЧ, необходимо использовать внешние ГУН и петлевой фильтр. Широкая рабочая полоса частот (до 8 ГГц) микросхемы дает возможность избежать применения удвоителей частоты, что упрощает архитектуру системы и снижает ее стоимость. Основные области применения микросхемы: системы беспроводного ШПД, спутниковые системы, беспроводные локальные сети, базовые станции беспроводных систем связи, измерительное оборудование.

К концу 2014 г. объем выручки компании Analog Devices составил более $2,952 млрд, из них 24 % пришлось на продукты для телекоммуникационного рынка, а число клиентов превысило 100 тыс. (с учетом Hittite). В компании работают более 9500 сотрудников на предприятиях и представительства в 23 странах мира. ADI располагает представительствами в Москве и Санкт-Петербурге, интересы компании в России представляют глобальные и региональные дистрибьюторы электронных компонентов, такие как «Элтех», Санкт-Петербург, Farnell Russia, Digi-Key, Mouser Electronics и др.

На русскоязычном сайте компании представлены различные ресурсы и средства для разработчиков и клиентов: инструменты, программное обеспечение, симуляционные модели, отладочные платы и наборы, а также обширный набор руководств по использованию различных продуктов. Большое внимание компания уделяет обучению разработчиков и клиентов — она проводит тренинги, семинары и веб-трансляции по всем категориям выпускаемых моделей [5].

Продукты, которые могут найти применение в устройствах для беспроводных приложений, в каталоге компании на 2015 г. представлены в категориях АЦП/ЦАП, усилителей, ВЧ/СВЧ-микросхем, процессоров и DSP. Линейка высокочастотных интегральных схем ADI насчитывает более 1000 продуктов, начиная от функциональных микросхем и заканчивая интегрированными многофункциональными решениями. Компания является практически единственным в отрасли поставщиком всех основных функциональных блоков цепочки преобразования ВЧ-сигналов в цифровую форму от антенны до входа процессора, а также сопровождает всю линейку ВЧ-микросхем исчерпывающим набором средств проектирования. В категорию ВЧ/СВЧ-продуктов входят следующие группы микросхем:

  • ВЧ/ПЧ-усилители, к которым относятся драйверы (восемь типов микросхем) для АЦП и других приложений с полосой пропускания от 400 МГц до 4 ГГц, усилительные блоки (10) с полосой от 1 МГц до 6 ГГц и Кр до 24 дБ, ПЧ-усилители (5) с полосой от постоянного тока до 1000 МГц и Ку до 21 дБ, малошумящие усилители (3) с полосой 400–4000 МГц и Кр до 24 дБ, ВЧ/ПЧ-усилители с дифференциальным входом (13) с полосой до 6,75 ГГц и Кр до 40 дБ. Классификационные параметры микросхем группы приведены в табл. 1.
Таблица 1. Классификационные параметры микросхем

Группа

Тип

fмин, МГц

fмакс, МГц

Кр, дБ

Шум, дБ

Uпит, В

Iпотр, мА

Примечания

ВЧ/ПЧ-усилители

ADL5324

400

4000

14,6

3,8

133

2012 г.,

Рвых = 0,5 Вт

ADL5606

1800

2700

24,3

4,7

5,25

362

2011 г.,

Рвых = 1 Вт

ADL5605

700

1000

23

4,8

5,25

307

 

ADL5604

700

2700

12,2

4,6

5,25

318

2010 г.,

Рвых = 1 Вт

ADL5321

2300

4000

14

4

5,5

90

2008 г.,

Рвых =0,5 Вт

ADL5320

400

2700

13,2

4,1

5

104

2008 г.,

Рвых = 0,25 Вт

ADL5323

1700

2400

19,5

5

5,25

320

2006 г., для базовых станций

ADL5322

700

1000

19,9

5

5,25

320

Усилительные блоки

ADL5611

30

6000

22,1

2,1

5

94

2013 г.,

–40…+105 °С

ADL5610

30

6000

18,4

2,1

5

90

ADL5545

30

6000

24,1

2,9

5

56

ADL5544

30

6000

17,4

2,9

5

55

ADL5601

50

4000

15,3

3,7

5

83

2009 г.,

–40…+85 °С

ADL5602

50

4000

19,5

3,3

5

89

 

ADL5542

50

6000

18,7

3,2

5

93

2007 г.,

–40…+85 °С

ADL5541

50

6000

14,7

3,8

5

90

 

AD8354

1

2700

19,5

4,2

3 или 5

23 (3 В)

2002 г.,

–40…+85 °С

AD8353

1

2700

19,8

5,3

3 или 5

43 (3 В)

 

УПЧ

ADL5536

20

1000

19,6

2,6

5

105

2010 г.,

–40…+85 °С

ADL5535

20

1000

18,9

3,2

5

97

 

ADL5534

20

500

20,4

2,5

5

98

2008 г.,

–40…+85 °С

ADL5531

20

500

20,4

2,5

5

100

2007 г.,

–40…+85 °С

ADL5530

DC

1000

21,8

3

3 или 5

110 (5 В)

2006 г.,

–40…+85 °С

МШУ

AD8432

DC

200

12–24

0,85

5

24

2009 г., сдвоенный

ADL5523

400

4000

21,5

0,8

3 или 5

60 (5 В)

2008 г.,

–40…+85 °С

ADL5521

400

4000

20,8

0,8

3 или 5

60 (5 В)

Дифференциальный УВЧ/УПЧ

ADL5566

 

4500

16

1,3

5,2

160

2012 г., сдвоенный

ADL5565

 

6750

15,5

1,52

5,2

80

2011 г., 11 В/нс

ADL5562

 

3300

15,5

2,1

3,6

80

2009 г., 9 В/нс

ADL5561

 

2900

15,5

2,1

3,6

40

2009 г., 9,8 В/нс

AD8372

 

130

32

5,5

212

2007 г., сдвоенный

AD8376

 

700

20

2

5,5

250

AD8375

 

630

20

1,9

5,5

125

2007 г.

AD8352

 

2200

25

2,7

5,5

37

2006 г.

AD8335

 

70

38

1,3

5

76

2004 г., 4 канала

AD8370

 

750

34

2,1

5,5

79

2005 г.

AD8351

 

2200

26

2,7

5,5

28

2003 г., 13 В/нс

AD8369

 

600

40

2

5,5

37

2002 г.

AD8350

 

900

20

1,7

11

28

2013 г.

  • Аттенюаторы, регулируемые усилители, фильтры — ВЧ-усилители (шесть типов микросхем) и ПЧ-усилители (14) с переменным коэффициентом усиления обеспечивают высокие показатели, позволяющие использовать их в промышленных, коммуникационных, измерительных и военных системах. Представлены компоненты с линейной (в децибелах) управляющей характеристикой на основе архитектуры с интерполяцией X-amp, которые имеют шаговую регулировку (от 0,25 дБ на шаг) и линейную (в вольтах) управляющую характеристику. Более 140 типов микросхем объединяют регулируемые усилители с многополосными аналоговыми фильтрами с цифровым управлением, а также схемами АРУ. Одной из последних разработок является представленная в 2014 г. микросхема ADA4961, выполненная в корпусе LFSCP размерами 4×4 мм. В нее интегрированы регулируемый по интерфейсу SPI аттенюатор и высоколинейный усилитель с полосой пропускания 3,2 ГГц c дифференциальными входами/выходами. Диапазон регулировки Кр = –3…+18 дБ, скорость нарастания выходного напряжения составляет 12 В/нс, напряжение питания — 3,3 или 5 В.
  • Детекторы — детекторы RMS (13 типов микросхем) обеспечивают точное измерение действующих значений напряжения ВЧ/СВЧ-сигналов в диапазоне частот до 10 ГГц, а логарифмические усилители с детекторами (19 типов микросхем) — в диапазоне частот до 40 ГГц.
  • Цифровые синтезаторы сигналов и модуляторы — к ним относятся более трех десятков микросхем прямого цифрового синтеза (DDS), обладающих разнообразными дополнительными функциями и интегрированными узлами, такими как компараторы, ОЗУ, схемы ФАПЧ, смесители, регистры и др., которые являются оптимальным решением для построения синтезаторов сетки частот с быстрой перестройкой в самых различных системах, в том числе в системах беспроводной связи.
  • Приемопередатчики для радиосвязи — в эту группу входят 12 типов микросхем трансиверов для лицензируемых и ISM-диапазонов, а также микросхемы для построения приемников и передатчиков беспроводных систем связи и широкополосных трансиверов. Такие микросхемы представляют собой полнофункциональные высокочастотные системы на базе кристалла с ВЧ-трактами и схемами аналого-цифровой обработки. Приемопередатчики могут быть использованы для беспроводных систем связи малой дальности и широкополосных систем связи различных стандартов (UMTS, LTE, 3G/4G). Их применение позволяет существенно сократить количество компонентов в системах, снизить стоимость и энергопотребление. Классификационные параметры приемопередатчиков компании приведены в табл. 2.
Таблица 2. Классификационные параметры приемопередатчиков

Тип ИС

Битрейт,  кбит/с

Фазовый шум, дБн/Гц

Моду-ляция

Ток потре-бления ТХ, мА

Ток потре-бления RX, мА

Чувстви-тель-ность, дБм

Рвых, дБм

Диапазон частот, МГц

Uпит, В

Примечания

ADF7024

300

 

FSK, GFSK

24,1

12,8

 

20/+13,5

431–435, 862–928

2,2–3,6

 

ADF7023-J

300

196

FSK, GFSK, MSK

24,1

1

116

20/+13,5

902–928, 950

1,8–3,65

WSN, IEEE 802.15.4g

ADF7241

250

145

DSSS-OQPSK

19,6

19

95

20/+4,8

2400

1,8–3,65

ZigBee, счетчики, звук/видео

ADF7023

300

196

FSK, GFSK, MSK, OOK

22,6

13

116

16/+13,5

433, 868, 902–928

1,8–3,65

WSN, IEEE 802.15.4g

ADF7242

250

145

DSSS-OQPSK, FSK, GFSK, MSK

19,6

19

96

20/+4,8

2400

1,8–3,65

ZigBee, счетчики, звук/видео

ADF7021-V

24

203

3FSK, 4FSK, FSK, GFSK, MSK

23

21,7

130

16/+13

169

2,3–3,6

ETSI EN 300 220, ARIB STD-T67

ADF7022

38,4

196

FSK, GFSK

24,1

13

107,5

16/+13,5

868

1,8–3,65

Промышленная и домашняя автоматика

ADF7021-N

24

203

3FSK, 4FSK, FSK, GFSK, MSK

23,3

32,3

122

16/+13

169

2,3–3,6

Беспроводные датчики

ADF7021

32,8

203

3FSK, 4FSK, FSK, GFSK, MSK

23,3

32,3

122

16/+13

169

2,3-3,6

ETSI EN 300 220, ARIB STD-T67

ADF7025

384

196

FSK, GFSK

28

27

104,2

16/+13

433, 868, 902–928

2,3–3,6

Беспроводные звук и видео

ADF7020-1

200

196

ASK, FSK, GFSK, MSK, OOK

21

21

119

16/+13

169, 433, 450–470, 80–650

2,3–3,6

Системы с FHSS

ADF7020

200

196

ASK, FSK, GFSK, MSK, OOK

26,8

26

119

16/+13

433

2,3–3,6

ETSI EN 300 220, ARIB STD-T67

Примечание. Приведена максимальная скорость передачи данных; в графе примечания отмечены возможные области применения или соответствие определенным стандартам; TX — в режиме передачи, RX — в режиме приема.

Одной из последних разработок компании стал маломощный трансивер ADF7024 субгигагерцового диапазона (спецификация 2014 г.), предназначенный для беспроводных сетей датчиков (WSN — Wireless Sensor Networks), систем автоматизации зданий и жилищ, Интернета вещей (IoT), систем отслеживания ресурсов и имущества (Asset Tracking), систем промышленного регулирования и управления строительством. Ниже приведены основные особенности и параметры данной микросхемы (рис. 14):

    • нелицензируемые диапазоны — 431–435, 862, 928 МГц, поддержка скоростей данных — от 9,6 до 300 кбит/с, модуляция FSK, GFSK;
    • встроенные схемы АПЧ и АРУ, RSSI;
    • напряжение питания — 2,2–2,6 В, ток потребления — 12,3 мА (прием), 23,3 мА (передача, Рвых 10 дБм), регулировка выходной мощности — от –20 до +13,5 дБм с шагом 0,5 дБ;
    • чувствительность приемника — от –111 дБм (9,6 кбит/с) до 105 дБм (100 кбит/с);
    • высокая энергоэффективность: в спящем режиме Iпотр = 0,33 мкА, с включенным генератором на 32 кГц — 0,75 мкА.
Структура микросхемы ADF7024

Рис. 14. Структура микросхемы ADF7024

Смесители и перемножители — к этой группе относятся более трех десятков микросхем смесителей на диапазон частот от 10 МГц до 6 ГГц, в том числе активные и пассивные, широкополосные и узкополосные, позволяющие реализовать широкий спектр высокочастотных устройств и обеспечивающие очень высокие показатели быстродействия, динамического диапазона и коэффициента шума при воздействии блокирующих сигналов. Один из новых продуктов данной группы — микросхема ADRF6612 (спецификация 2014 г.). Она представляет собой широкополосный двуканальный преобразователь с понижением частоты, включающий в себя интегрированный усилитель ПЧ с ФАПЧ и ГУН, программируемый ВЧ-балун и синтезатор с низким фазовым шумом. Микросхема ориентирована на применение в двуканальных приемниках с разнесенным приемом для инфраструктуры систем связи 3G/4G. Высокая линейность входного каскада и малый уровень шума позволяют применять ее для решения задач, в которых динамический диапазон может ограничиваться внутриполосными блокирующими сигналами. Отличительной особенностью преобразователя является применение местного гетеродина (LO – Local Oscillator) с выходным сигналом прямоугольной формы, обеспечиваемой усилителями-ограничителями. Это дает возможность получать чрезвычайно широкий диапазон частот (200–2700 МГц) подаваемого на смесители сигнала LO и применять как верхнее, так и нижнее преобразование. Данная микросхема (рис. 15) имеет следующие основные особенности и параметры:

    • входной диапазон частот — 700–3000 МГц, ПЧ — от 40 до 500 МГц;
    • коэффициент преобразования по мощности — 9 дБ, уровень входного сигнала Р1 — 10,6 дБм (по снижению Кр на 1 дБ), IP3 — 30 дБм (по интермодуляции третьего порядка);
    • уровень выходного сигнала LO — 0 дБм;
    • управление по интерфейсу SPI, корпус LFCSP размерами 7×7 мм.
      Структура микросхемы ADRF6612

      Рис. 15. Структура микросхемы ADRF6612

  • Модуляторы и демодуляторы — в эту группу входят около 40 типов микросхем модуляторов и демодуляторов различной конфигурации и разного назначения с рабочим диапазоном частот до 6 ГГц. Одна из новых разработок — квадратурный демодулятор ADRF6820 (спецификация 2013 г.) с интегрированными ГУН и ФАПЧ на основе синтезатора, имеющего дробный коэффициент деления (Fractional-N PLL и VCO). Эта микросхема предназначена для применения в инфраструктуре сетей W-CDMA, GSM, LTE, приемниках подсистем цифрового внесения предыскажений (DPD — Digital Predistortion) и радиосистемах типа «точка-точка» СВЧ-диапазона. В микросхему также интегрированы ВЧ-ключ (2 входа, 1 выход), перестраиваемый ВЧ-балун, программируемый ВЧ-аттенюатор и два стабилизатора с малым падением напряжения. При этом размеры микросхемы в корпусе LFCSP всего 6×6 мм (рис. 16). Входной диапазон частот микросхемы — 695–2700 МГц, местный гетеродин (LO) перестраивается в диапазоне 356,25–2850 МГц, уровень мощностей Р1 и IP3 — 14,5 дБм и 35 дБм на частоте 1900 МГц соответственно.
Структура микросхемы ADRF6820

Рис. 16. Структура микросхемы ADRF6820

  • Cхемы с ФАПЧ — к ним относятся более пятидесяти микросхем, используемых для построения синтезаторов на основе ФАПЧ с дробным и целочисленным коэффициентами деления, а также продукты с интегрированными ГУН. Они имеют наилучшие среди устройств данного класса параметры быстродействия, фазового шума и степени интеграции. Линейка таких микросхем обеспечивает синтез сигналов в диапазоне частот от 5 МГц до 18 ГГц, поскольку входящие в нее продукты отличаются сравнительно небольшой степенью интеграции. Для реализации полнофункциональных синтезаторов требуются внешние микросхемы и узлы, такие как ВЧ/СВЧ ГУН, петлевые фильтры, источники опорных частот и другие компоненты.
  • Предварительные делители СВЧ — модели ADF5000, ADF5001, ADF5002 используются для понижения частоты СВЧ-генераторов с ФАПЧ. Они обеспечивают одни из лучших в отрасли показателей при фиксированных значениях коэффициента деления (2/ADF5000, 4/ADF5002 и 8/ADF5001). Микросхемы работают при напряжении питания 3,3 В с входными частотами до 18 ГГц, причем фазовый шум не превышает –147 дБн/Гц. Все микросхемы выполнены в корпусах LFCSP размерами 3×3 мм.
  • Высокочастотные коммутаторы — линейка высокочастотных КМОП-ключей и мультиплексоров (шесть типов микросхем) с интегрированными драйверами, выполненными по технологии ТТЛ. Она предназначена для решения широкого спектра задач, где требуется коммутация сигналов с малыми уровнями мощности (до 16 дБм), в том числе для коммутации антенн, фильтров и многодиапазонных тюнеров. В эту линейку входят однополюсные ключи типа SPST на одно положение (ADG901, ADG902), SPDT на два положения (ADG918, ADG919, ADG936) и SP4T мультиплексор на четыре положения (ADG904). Микросхемы обеспечивают коммутацию ВЧ/СВЧ-сигналов в диапазоне частот до 4,5 ГГц. Время включения/выключения находится в пределах 3,6–13 нс, потери во включенном состоянии составляют 0,4–0,8 дБ, затухание в выключенном состоянии — 37–43 дБ на частоте 1 ГГц.
  • Тактовые генераторы и схемы синхронизации — в данную группу входят 19 типов микросхем для восстановления и регенерации данных и тактовых сигналов, а также несколько десятков микросхем тактовых генераторов и распределителей сигналов синхронизации. Такие микросхемы обеспечивают малое дрожание фазы и малый фазовый шум в задачах восстановления, синхронизации, формирования, задержки и распределения тактовых сигналов.

В каталоге ADI 2015 г. представлена и широкая номенклатура ВЧ/СВЧ-продуктов компании Hittite Microwave (теперь она стала частью Analog Devices), заслуживающих отдельного рассмотрения.

Литература
  1. motorolasolutions.com/US-EN/About/Company+Overview/History/Explore+Motorola+Heritage/Cell+Phone+Development
  2. analog.com/library/analogDialogue/archives/29-3/maximizing.html
  3. 158.56.13/Electronics_Firm_Docs/Analog_pdf/ADSP-TS001TigSHARC.pdf
  4. analog.com/library/analogDialogue/archives/34-01/rmsarticle/index.html
  5. analog.com/ru/index.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *