5G 网络中射频开关的功率密度和集成

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; f% X1 r+ h2 t3 U4 h新的射频开关设备从门洛微电子提供25瓦功率处理和一个集成电荷泵驱动电路随着5G 网络服务部署到全球各地，对6GHz 以下频段(尤其是 C 波段)的需求正在上升。这种中带5G 网络依赖于包括先进波束形成天线和类似应用在内的关键基础设施。
这些系统设计要求高可靠性、高性能的射频开关技术。考虑到这一点，门罗微电子推出了其 MM5140交换机的目标是这些需求。MM5140是一个单极/四掷(SP4T) DC-to-6GHz 开关。
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1 m7 B5 S( I8 A0 [, g# ?# [该5.2毫米 x 4.2毫米 MM5150射频开关显示在这里的评估试剂盒板。图片由 Menlo micro 提供
主要规格包括:
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7 G0 W$ _% i0 e3 N. r    25瓦(连续波) ，150瓦(脉冲)最大功率处理

* I3 R& @( T" O4 h+ b. V& N# D% K    -40 °C 至 + 85 °C 的温度范围
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( F% a) R4 [( g8 P% P    运行寿命: > 30亿开关周期
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" e: I2 h: x( x, J# Y3 C1 y9 k1 @' m: b    线性 ip3(三阶截距点)大于90dBm

! o) Y1 ?4 S, L3 G5 F7 W* a在本文中，我们将分享与 Menlo Micro 的对话中的见解。我们来看看它的开关技术与氮化镓(镓)为基础的解决方案的对比。我们也得到了公司的采取什么规格是重要的应用，如5G 波束指导和意义的集成电荷泵驱动程序。
$ T' i+ ?5 ]4 ^; Q* T+ m射频开关设计方法的权衡像门罗微电子的其他射频开关产品，MM5150是建立使用该公司的“理想开关”技术。这种方法混合使用材料和半导体制造技术，而市场上的其他射频开关则使用单一的半导体技术，如 GaN。
在采访中，我们询问了 Menlo Micro 公司高级产品营销工程师 Jonathan Leitner，他们的技术方法与 GaN 等基于半导体的技术形成了怎样的对比。莱特纳说，门罗的“理想开关”技术提供了一些重要的优势，在热性能，直流和射频性能氮化镓。
( y% p$ W, F! ]: q$ F+ K& c$ v莱特纳说，虽然氮化镓有一个半绝缘基板，门洛的方法使用金属合金开关技术结合一个完全绝缘的玻璃基板。
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通过玻璃-通过包装是“理想开关”技术的关键部分这导致了改善的射频线性度(IIP3) ，更低的谐波，更低的射频损耗和改善直流泄漏电流。
3 t: `" k( y5 f2 A这些规格很重要，但也有取舍。例如，GaN 开关不需要高电压偏置来驱动开关，但是 Menlo 的开关需要，因为它们是静电驱动的。像其他半导体开关一样，GaN 开关的开/关速率通常比 Menlo 的 Ideal Switch 产品快10倍。
集成电荷泵驱动器据莱特纳说，MM5140开关的一个关键创新是它集成了一个高压电荷泵/驱动电路。这减少了对外部组件的需求，同时也使得 PCB 设计更加简单。
% l9 z! P! d5 u7 v7 J/ z% H1 p我们问莱特纳这种集成电荷泵电路的一些含义是什么。如前所述，Menlo 的开关是静电驱动的，这需要一个高电压/低电流偏置源。莱特纳说，这给一些工程师提出了问题，但现在这个问题可以消除，因为集成定制设计的电荷泵/驱动电路。
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$ B2 n1 L' E2 @* P- h; zMM5150的功能框图。集成电荷泵驱动电路消除了几个外部元件的需要。图片由 Menlo Micro 提供他说，其他解决方案通常需要多个离散电荷泵和驱动/多路复用电路，但没有达到门洛电荷泵/驱动设计的小尺寸和接口选择。
. |: N0 z. X( ?; z7 d集成电荷泵电路提供了灵活的 SPI 和 GPIO 数字接口。这意味着它可以很容易地从主机处理器或测试系统控制，根据该公司。
( m! ~! N8 N5 l; n1 M5G 光束转向用例如前所述，MM5140开关具有规格，使其适合苛刻的应用，包括宽的温度范围和良好的线性。我们要求 Leitner 详细说明为什么这些属性对于系统设计如射频波束导向天线等很重要。
5 L0 k* A3 |0 |! Y: C$ H这样的技巧就是利用技术提供高线性度，从而实现更小更集成的设计。Leitner 声称，目前还没有已知的半导体工艺和射频开关可以接近 MM5140的90dBm IP3。
他说，这就是与驱动天线元件的传统机械移相器所提供的电平竞争所需的线性水平。
解决大问题的小型设计该公司表示，工程样品的 MM5140 SP4T 开关现在可用，随着评估委员会。预计将于2022年第二季度上市。随着5G 网络设备在全球推广，工程师们正在寻求改进和发展他们的系统设计。这总是一个权衡的游戏，但门罗的 MM5140射频开关可能提供了一种方式来重新思考可以做的组件计数和射频性能方面。

架海梁心

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风吹过后

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