EO_500

COMM 5G MMWAVE ELETTRONICA OGGI 500 - MARZO 2022 56 ADF4372), consentono di realizzare una soluzione completa per front-end RF per stazioni base 5G mmWave. A frequenze mmWave, gli elementi di antenna presentano un ingombro minimo. Ad esempio, la superficie occupata da una semplice antenna patch microstrip da 28 GHz è, tipicamente, inferiore a 10mm 2 . Pertanto, per migliorare il guadagno è possibile collocare molte di queste antenne in un’arearelativamentemodesta,peresempioconunarraydi antenne da 256 elementi radianti a doppia polarizzazione, ripartiti in otto file e 16 colonne come illustrato in figura 1. Le linee rosse e blu indicano rispettivamente la polarizzazione a +45° e –45° degli elementi. L’area complessiva di un array di antenne di questo tipo, assumendo una distanza di λ/2 tra ogni singolo elemento, è pari a 8 (λ /2) × 16 (λ λ /2) = 32λ 2 . Confrontando le antenne a 900 MHz e 28 GHz, la superficie complessiva di un array a 900 MHz è di 3,55 m 2 , mentre quella di un array a 28 GHz è di soli 3,67 × 10 -3 m 2 - quasi 1000 volte più piccola! Se da una parte le dimensioni di un array di antenne da 256 elementi a 900 MHz sono del tutto proibitive, a 28 GHz un simile array può essere implementato su un circuito stampato (PCB) in una superficie inferiore a 40 centimetri quadrati. L’array di antenne mmWave a 28 GHz con 256 elementi a doppia polarizzazione è stato sviluppato su un PCB multistrato, utilizzando beamformer e up/downconverter mmWave di ADI. Per ridurre il costo delle interconnessioni ed evitare le relative perdite tra antenna e radio, i componenti attivi sono stati montati su un lato del PCB e gli elementi d’antenna sull’altro. Un’immagine di questa scheda, denominata AiB256 (AiB sta per “Antenna in Fig. 2 – Il lato componenti dell’AiB256 (16 beamformer e quattro up/downconverter mmWave) Board”), è illustrata in figura 2. Sull’AiB256 trovano posto 16 chip beamformer SOI ADMV4828, ciascuno dotato di 16 canali trasmittenti e 16 riceventi, collegati a 128 elementi di antenna in ciascuna polarizzazione, coprendo un intervallo di frequenze da 26,5 GHz a 29,5 GHz. Ciascuno dei 64 elementi di antenna con la stessa polarizzazione è collegato a un up/downconverter mmWave ADMV1018 separato. In questo modo è possibile formare un totale di 4 beam indipendenti. Nella figura 3 è illustrato lo schema a blocchi semplificato della metà dell’AiB256. Per raggiungere un’EIRP più elevata, è stato possibile combinare due unità da 64 elementi di antenna con la stessa polarizzazione a IF per generare un totale di due beam, con 128 elementi di antenna per formare ciascuno di essi. Questa scheda è stata usata estensivamente per supportare al nostro interno lo sviluppo di algoritmi di calibrazione di antenna e calcolo della DPD. Progetto di una Stazione Base per Sub-6 GHz e mmWave Nel progettare una stazione base a una data frequenza e per l’area di copertura desiderata, spesso il pattern del beam e la potenza isotropica irradiata effettiva Fig. 3 – Schema a blocchi funzionale della metà di un AiB256 (non vengono illustrate tutte le interconnessioni) λ λ λ λ