自從20世紀80年代初引入模擬蜂窩網絡以來，蜂窩通信取得了巨大的進步。如今，隨著市場從4G網絡解決方案向5G網絡解決方案的遷移，蜂窩通信行業正在為實現更快的數據傳輸速度、更低的延遲以及容量、用戶密度和可靠性的巨大飛躍奠定基礎。例如，5G不僅可以提高數據速率(100倍)和網絡容量(10倍)，還可以將延遲大大降低到1毫秒以內，同時實現數十億個互聯設備幾乎無處不在的連接，這些設備是不斷增長的物聯網(IoT)的一部分。典型的5G波束形成發射機由數字MIMO、數據轉換器、信號處理組件、放大器和天線組成，如如圖1所示。

 

 

現場可編程門陣列電源

 

 

為了充分實現5G的優勢，設計師需要使用更高頻率的無線電。通過集成更多集成微波/毫米波收發器、現場可編程門陣列(FPGA)、更高速數據轉換器和適用于更小電池的大功率低噪聲功率放大器(PA)，他們可以充分利用新頻譜來滿足未來的數據容量要求。此外，這些5G小區將包括更多的集成天線，以便可以應用大規模多輸入多輸出(MIMO)技術來實現可靠的連接。因此，需要各種最先進的電源為5G基站組件供電。

 

 

現代的FPGA和處理器都是采用先進的納米工藝制造的，因為它們通常在緊湊的封裝中在低電壓(0.9 V)大電流的情況下進行快速計算。此外，新一代FPGA需要更低的內核電壓來大大提高計算速度，同時需要更高的I/O接口電壓，還需要額外的DDR內存供電軌。3、4、5所以單個FPGA實際上需要多個容差很緊的電壓和不同的額定電流才能達到最優運行。更重要的是，為了避免損壞，必須以正確的順序控制這些電壓軌的時序。利用最新的半導體技術結合領先的電路拓撲和先進的封裝技術構建電源可以滿足這些嚴格的要求。但是，如果設計人員未能正確使用適當的電源管理解決方案，將會導致各種風險，從低效率到熱性能以及其他不良的性能相關問題。

 

 

用于高速數據轉換器的低噪聲電源

 

 

同樣，更快的精密數據轉換器，如模數轉換器(ADC)和數模轉換器(DAC)，也需要多個電源軌，如1.3 V、2.5 V和3.3 V，具有極低的噪聲和DC紋波。一般這些高速ADC和DAC都是排列在擁擠的印刷電路板(PCBs)上，可用空間有限。因此，在設計這些高速數據轉換器的電源系統時，必須首先考慮ADC和DAC的電源靈敏度。

 

 

選擇合適的電源為5G基站組件供電

 

 

通過結合先進半導體和封裝技術的優勢，ADI公司的Module靜音切換器調節器可以輕松解決這一問題，滿足高速數據轉換器的效率、密度和噪聲性能要求。靜音切換器LTM8065就是一個很好的例子，它可以為這些設備提供低噪聲、更緊湊和更高效的電源解決方案。與傳統的分立解決方案不同，LTM8065可以顯著減少元件數量和電源板空間，而不會犧牲數據轉換器的動態性能。該器件將開關控制器、電源開關、電感和所有支持元件集成在一個符合RoHS標準的BGA封裝中。

 

 

在某些情況下，為了最大化PSRR性能，可以在開關調節器之后的電源路徑中使用線性調節器。ADP7118就是這樣一款低壓差(LDO)、低噪聲線性穩壓器，能夠處理寬輸入電壓范圍，具有高輸出精度、低噪聲、高PSRR和出色的線路和負載瞬態響應性能。此外，這個產品系列還有更多型號，可以使用ADI公司的LTpowerCAD和LTspice軟件工具正確選擇。

 

 

功率放大器和收發器的電源管理

 

 

這些新一代無線電集成了集成收發器和低噪聲、高功率微波/毫米波功率放大器，并具有更寬的帶寬。他們的數字控制和管理系統需要使用各種特殊的電力技術。例如，低噪聲、高功率的GaN基PA將需要高達28 V至50 V的電壓，而基于FPGA的控制和高速ADC和DAC將需要多個具有適當時序控制、監控和保護功能的較低電壓。7，8最先進的DC/DC轉換器可以提供這些5G功率放大器所需的效率(90%)、功率密度、低噪聲性能和控制功能。

 

 

在新一代(5G) 產品性能必須超過上一代(4G)的巨大壓力下，幾乎沒有妥協的余地。因此，作為一家專注于基站射頻鏈各個方面并全面了解為這些應用供電所需的電源管理工具的公司，ADI公司可以為當今的5G  PA和收發器提供合適的電源解決方案。ADI公司可以提供業界最廣泛的高性能線性電源產品產品組合，從高效高密度DC/DC轉換器模塊到電源管理集成電路(PMIC)和超低噪聲線性調節器(包括電源時序、監控和保護功能)，從而為5G信號鏈提供更全面的方法電源。