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    從溶洞救險到5G通信,這家射頻芯片公司“超越一切可能”

    作者:王瑩時間:2018-08-13來源:電子產品世界收藏

      溶洞救援中的無線挑戰

    本文引用地址:http://www.09140960.com/article/201808/390464.htm

      2018年6月,一支泰國少年足球隊在溶洞失蹤的消息引發了全球的關注。1名教練帶著12名隊員進入洞穴探險,洞外不久下起了暴雨,洪水吞沒了歸路。

      10天后,兩名英國潛水員發現了他們,于是泰國政府和包括中國在內的7國救援隊展開了千人大救援。在第18天時,足球隊成員全部獲救。


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      圖:救援路線(來源:網絡)

      在這次救援中,一家半導體公司成為了CNN(美國有線電視新聞網)專題節目中的明星,那就是公司。該公司的(RF)——AD9364用于洞內與外界聯絡的無線手持設備中。


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      據悉,此次救援的洞穴結構非常復雜,最窄的地方只有40厘米,有很多石頭的阻擋。而通信設備一般需要在視距范圍內才可以用,溶洞里無法達到視距。一家以色列的初創公司——Maxtech Networks提供的通訊系統,可使無線電設備以菊花鏈模式連結起來,在一般無線電無法起作用的地方產生無線電傳輸能力。而此次行動共享了19臺小型無線設備,手持通訊設備的電池續航力可達10小時。

      公司的使命是“超越一切可能”,AD9364的表現,可謂這種“超越”的鮮活解讀!


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      圖:的logo

      RadioVerse品牌/生態系統

      實際上,AD9364隸屬于ADI的子品牌——RadioVerse。而RadioVerse是ADI公司2016年推出的寬帶的品牌/生態系統。在該生態下,有很多厲害的芯片!近日,ADI波士頓總部的RadioVerse市場經理翁潔女士來到北京,向媒體介紹了RadioVerse,以及2018年祭出的新平臺ADRV9009/9008。


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      據悉,RadioVerse面市兩年來,已得到了爆棚的市場反響,吸引了40萬的用戶訪問RadioVerse網站。

      RadioVerse的核心是ADI特有的業界領先的寬帶收發器,圍繞這些芯片,ADI提供了一系列的測試環境和評估的軟件工具,包括評估板、軟件、驅動,以及ADI自己及和第三方合作推出的參考設計,旨在幫助客戶盡快將產品推出市場。


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      ADI RadioVerse品牌的主旨是為了幫助客戶解決棘手的無線電難題,涵蓋了很多不同的領域。現在的RadioVerse主要產品是寬帶收發器。其初衷是針對通訊無線基礎設施,例如宏基站、小站;之后又衍生到了中繼站、IoT(物聯網)的網關,包括小站、微站等。

      但是,這些產品推出上市以后,有很多客戶用到其他領域,包括關鍵通信領域,較為典型的應用是無人機。AD9361用在無人機里做無線視頻圖傳,可以傳高清視頻,一般Wi-Fi傳幾百米;而用了AD9361方案,視頻無線圖傳可以達到幾公里甚至二十公里以上。另外還用在機器人、對講機,如急救車用的對講機。

      另外,ADI收發器也可用于測試儀器儀表,包括手持和工廠里用的測試儀器儀表。


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      圖 RadioVerse定位:跨行業、跨應用的無線通信

      RadioVerse已有六款知名產品,包括9361旗下的系列產品,9361、9363、9364。以色列Maxtech用的通信設備就是采用1×1的9364,是低功耗的寬帶收發器,主要應用場合包括無人機的視頻圖傳,還有一些手持的儀器設備,帶寬可達56M。還有2016年推出的9371,2017年推出的9375,2018年推出的9009/9008。


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      RadioVerse芯片一覽

      2013年ADI推出了第一代9361。2016年,伴隨著RadioVerse品牌/生態系統的誕生,ADI祭出了AD9371,這是一款頻段更寬,可以覆蓋到100MHz,擁有100MHz接收器和250MHz的發射和環回通路。

      目前,ADI的產品能支持覆蓋從100MHz到6GHz的頻段。因為現在大多數無線頻段是集中在6GHz以內,無論是3G、4G、LTE的頻段,還是Wi-Fi、2.4G、5.8G等,所以ADI的6G收發器可以滿足市場上大多數的通信需求。


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      那么新產品推出以后,ADI還會不會支持老產品?答案是肯定的。因為新老產品針對不同的應用,有的是低功耗,有的是高性能,而此次推出的新產品ADRV9008/9是超大帶寬、超高性能。

      新的ADRV9008/9是ADI最新的、也是迄今業界最寬的收發器,對2G~5G及所有通信協議通吃,會關注在通信領域、防務領域以及儀器儀表領域的解決方案。


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      這里出現了一個熱詞——5G,先來看看呼之欲出的5G市場。

     5G對設備商的挑戰

      5G是通信業的下一波熱潮,也是半導體業下一個增長驅動力之一。中國將是世界上第一個推廣5G的國家,預計2019年中國移動就率先部署5G基礎設施,第一步通常是在大城市的熱點區域。

      5G對設備運營商(OEM)提出了新的挑戰,因為5G技術和4G有很大不同,包括空口技術、編碼技術,以及后面的基帶等。最直接的挑戰是頻譜擴展,之前頻段一般集中在2GHz、2.7GHz以下,新的5G頻段有3.5GHz頻段、4.9GHz頻段等,因此設備商要提供新的產品來覆蓋這些頻段。


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      一方面帶寬增加,之前的帶寬更多是50MHz,最多100MHz。5G因為數據流量大大增加,數據流量要10倍甚至100倍的增長,帶寬也要更寬。目前3GPP推出的規格里最寬的帶寬達200MHz,這也是為什么ADI的新產品ADRV9009專門支持200MHz帶寬。另一方面,通道數也會大大增加,之前宏基站是2×2或者是4×4,現在8×8已經出來了,甚至16×16。

      5G有一個專門的技術叫Massive MIMO。在Massive MIMO場景中就有64×64,甚至128×128。通信商巨頭已經有這些Massive MIMO的原型產品了,在MWC(世界移動通信大會)及微波展上都曾展出過。

      這些難題從技術角度對設備商提出了挑戰,不但要滿足新技術的要求,同時運營商也要求設備商進一步降低尺寸、功耗和成本。因此,需要半導體廠商推出新的解決方案給設備商。

     解決5G與其他G同時發展的難題

      5G在2019年就要部署了,市場份額會越來越高,但是同時那些舊有的通信技術,像2G、3G等并沒有因此消失掉,如下圖可見4G仍會占很大一部分比重。2G、3G在2020年以前還是會有一定的市場,因此對設備商來說,要求其設備既要支持5G、4G新的協議,同時還要向前支持到舊有的協議,因此客戶必須要有各種各樣不同的平臺,這無疑會增加成本。


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      因此客戶需要一個強大的解決方案,用單一平臺支持所有的通信協議。ADI的ADRV9008/9正是這一理念下誕生的新產品。

      如何用單一平臺支持所有通訊協議?

      眾所周知,2G、3G是窄帶的,GSM/3G基本上幾百kHz,甚至0.5M或5MHz以下的。而LTE和5G需要非常寬的帶寬。為此,ADRV9008/9是高度集成的架構,沿用了ADI的零中頻的架構(注:從AD9361開始的零中頻架構可以提供最低的功耗,因為它是一個高度集成化,所以大大降低了客戶的BOM(物料清單)成本,以及縮短了開發和上市時間。ADRV9008/9針對的應用包括通信4G、5G,航天航空以及測試儀表。

      ADRV9008/9的新特性

      相較于前一代產品AD9371,ADRV9008/9的帶寬加倍,接收器的帶寬從100MHz擴大到200MHz,發射器的帶寬從250MHz提高到450MHz,更寬的帶寬可以支持更高的數據速率。因此ADI提出“共同平臺”的概念,客戶用同一款平臺可以支持所有的協議,好處是可以大大縮短開發的周期,只要做一款平臺開發就可以支持幾乎所有的協議。同時,因為ADRV9008/9是高度集成的,所以大大降低了系統功耗和系統的尺寸。

      ADRV9009相比較前一代,增加了很多新的功能,它可以支持多芯片的相位同步,之前芯片的相位同步是需要外部本振來同步,現在ADRV9009可以支持用內部本振進行同步,以大大簡化波束成形。波束成形的技術是主要用在5G的Massive MIMO,以及相控陣雷達里面。Massive MIMO有128×128的天線,也有128×128的通道,這些通道需要相位同步,因為ADRV9008/9能夠支持內部本振的相位同步,就無需外部的本振和外部的離散器件,所以大大降低了系統的復雜度以及成本和功耗。

      最后一個特色是和AD9371相比,跳頻性能得到大幅提高。之前的AD9371的跳頻可能是要達到幾百毫秒級,ADRV9009跳頻在100毫秒以內就可以完成跳頻,快速跳頻性能主要是針對防務客戶,他們需要提高通訊的可靠性和安全性,需要進行快速跳頻。“這也是體現出RadioVerse的多樣性,不僅僅是為了通信市場開發,也會考慮到其他一些客戶需求。”翁潔經理指出。“例如防務和測量儀器儀表”。

      ADRV9008/9的兩大應用場景

      *用于TDD的ADRV9009

      下圖顯示了ADRV9009的框圖,它是支持單芯片TDD(時分雙工)的芯片。上面只有一個RFLO,它是RX和TX共享一個本振的。為什么該芯片只能用在TDD模式下?因為它的帶寬是200M接收帶寬和450M的發射帶寬,調頻范圍可以從75MHz~6GHz,覆蓋所有的sub-6GHz的頻段,功耗在5W以內。另外一個優勢是尺寸,盡管性能、功能/帶寬都增加了,但是該產品的尺寸和之前的AD9371一樣,是12mm×12mm。


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      *針對FDD的ADRV9008

      有客戶需要用在FDD(頻分多工)的模式下,ADI就有一個雙芯片的解決方案,ADRV9008-1/-2,9008-1主要是雙接收器的芯片,9008-2是雙發射加環回通道的方案。某些客戶只需要接收通道,比如監聽器只需要接收功能,那么9008-1芯片就足夠了。


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      RadioVerse的生態圈

      別看只有六款產品/平臺,ADI已精心打造了生態圈。

      下表涵蓋了RadioVerse很多不同的應用。其中在中國,ADI也在大力發展RadioVerse的合作伙伴,例如現在中國有合佳興(HJX)等,他們替ADI的收發器做了很多參考設計,ADI知道中國是收發器一個很重要的市場,中國生態鏈都非常完整,所以ADI也想發展中國的合作伙伴,因為ADI不但可以幫助他們介紹到中國的客戶,甚至可以幫助他們介紹到全球的客戶,服務全球的客戶。


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      圖 RadioVerse的生態圈(黃色是9009/9008的生態)

      另外,ADI本身也做了很多軟件定義無線電的參考設計。例如針對ADRV9009,在其上市之前就和第三方合作,推出了一些基于9009的參考設計,可以直接應用到生產環節,像之前新產品出來要經過評估階段、產品開發階段,通常需要一年到一年半的時間。現在因為ADRV9009上市的時候已經有第三方的參考設計,客戶在半年之內就可以將產品上市。

      現在,RadioVerse每次推出一個新產品都不只推出產品本身,都會推出比較完整的生態環境。包括有評估板、母板,還有一些仿真的軟件、驅動的軟件,這些都能幫助客戶更加方便地來評估以及開發產品。


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      另外,JESD204B方案是個深入客戶的經典案例。RadioVerse的開發人員在和客戶的交流當中發現JESD204B的難題,它是收發器和FPGA之間的高速接口。很多客戶反映JESD204B對他們是很困難的方面,他們需要幾個月的時間才可以建立JESD204B的鏈接,所以ADI現在提供一個整套的方案來幫助客戶在FPGA上面可以實現JESD204B的鏈接,可以和ADI的產品高速轉換器、收發器以及ADI時鐘芯片做鏈接。客戶使用這款軟件的解決方案,開發時間從幾個月的時間降低到兩周,大大簡化了開發時間。


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      同時,ADI還和FPGA廠家,諸如Xilinx、英特爾合作,完成了互操作性報告,驗證ADI收發器JESD204B和FPGA之間的互相兼容。

      另一個值得稱道的ADI解決方案是9009的參考設計RF-SOM。該方案大概要2018年第四季度完成。目前很多客戶對這款產品感興趣,因為這是深入客戶做出的案例。

      具體地,9009一個很大的用途是用在多芯片波束成形相位同步上,以下這個參考設計就是可以最多擴展到4個ADRV9009,8×8的通道。這款參考設計RF-S0M是一個模塊化的系統,包括9009相位同步加上FPGA,加上通用的外圍接口電路,比如USB3.0以及PCIe的接口,這就是軟件定義無線電的參考設計,完全由ADI自主完成,ADI還會將驅動代碼開源在網上。不但可以作為評估和原型的產品還可以用在最后的生產當中做產品,可以用到通信、雷達以及測試儀表里。


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      同時,ADI跟客戶討論后,發現越來越多的客戶希望專注于軟件開發、上層應用開發,他們希望把精力、資源投入到上層應用開發當中,這是給他們帶來最大的價值,他們希望減輕硬件的開發,這是為什么ADI推出這樣一款產品,它可以讓客戶簡化硬件開發流程,專注于他們期望的領域。

      小結

      RadioVerse在擴展生態領域。

      2018年ADI帶來了新產品ADRV9008/9,是針對于通信、防務和測試儀器儀表的一款產品。最大的特點是能夠支持2G、3G、4G、5G,滿足所有的通信協議,同時可以支持多芯片相位合成,用在Massive MIMO和相控陣領域,以及手持儀器儀表領域。

      未來,ADI希望把RadioVerse建成一個平臺,不但可以連接ADI和客戶,還可以連接ADI的合作伙伴和客戶,以及ADI內部的各種不同技術。

      在問答環節,電子產品世界記者了解到,目前ADI所推出的所有收發器產品的工藝都是65nm的CMOS。

      從挽救生命到改善人們的生活,憑借單一制造工藝和產品平臺,這家公司創造了奇跡,使人又想起這句口號:超越一切可能。




    關鍵詞: 射頻 芯片 ADI

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