0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

波束成形的类型及其在RF PCB中的用途

PCB打样 2020-11-04 19:45 次阅读

您可以感谢电信界在技术词典中提供MIMO和波束形成新的流行语。这两个概念不是很好理解,并且密切相关。波束成形是扩大5GWiFi 6 / 6E覆盖范围以及通过单个天线阵列提供多用户访问的关键。

RF系统中使用了不同类型的波束成形,这些波束成形又与系统运行时控制天线的方式有关。RF PCB中的所有类型的波束成形都依赖于使用天线阵列来将波束转向所需的方向,并提供与最终用户的半双工通信。在无线链路的发送和接收端还实施了复杂的信号处理算法,以确保在通信过程中不会丢失与用户的连接。

如果要向系统添加波束成形,则需要在三个方面取得成功:DSP,天线设计和布局以及组件选择以最大程度地减小系统尺寸。我将讨论最后两个领域,因为波束成形和MIMO系统的DSP通常足够广泛,足以保证其拥有自己的教科书。

波束成形的类型

根据询问的对象,您会被告知有两种类型的波束成形。这些是模拟或数字形式,或者是开关和自适应波束形成。然后,根据所使用的天线阵列的类型(线性,圆形,矩形等),被归类为这些区域之一的任何事物都会再分为不同类别。这些不同类型的波束成形技术可用于扫描声纳,雷达(请参见上面的大型Duga-3相控阵),WiFi5G中的MU-MIMO

自适应与切换波束成形

穷人的波束成形方法是简单地使用RF开关在不同方向的天线之间切换发射信号。在现代系统中没有做到这一点,现代系统现在将自适应波束成形与相控阵天线一起使用。相控阵只是一组以规则间隔隔开的全向天线。通过控制到达不同天线的信号之间的相位差,可以在有限的范围内严格控制输出波束的方向。来自每个天线的辐射会干扰产生具有高方向性的波瓣。类似地,通过跟踪阵列中接收到的信号之间的相位差,控制器可以确定发射器的方向。具有MU-MIMO的系统可以使用子阵列来仔细跟踪与给定阵列进行交互的用户或用户组。

1.png

模拟与数字波束成形

模拟和数字波束成形之间的区别仅是指与天线阵列连接的RF前端的设计。现代系统涉及模拟和数字组件的某种融合,这被称为混合波束成形。换句话说,这实际上取决于放置ADC / DAC部分的位置。

区分数字和模拟的主要因素是将相位延迟应用于发送到每条馈线的信号的方式。对于双工MIMO系统,可以说数字波束成形是减少组件数量并更精确地控制馈线之间的相位延迟的最佳选择。模拟波束成形涉及使用一些模拟相位延迟线,而在数字波束成形中,通过简单地延迟从收发器输出的信号来施加延迟。

2.png

尽管波束成形社区喜欢尝试区分模拟方法和数字方法,但这两种类型的波束成形在RF前端都包含一个模拟部分,需要仔细设计以防止信号衰减。要考虑的主要因素是系统中模拟馈线和数字部分之间的隔离,然后与PCB叠层设计和天线放置有关。之前,我已经讨论过PCB叠层设计及其与信号完整性的关系,因此,我将重点介绍以下其他几点。

元素之间的隔离

相控阵中的天线馈线需要彼此隔离以抑制模拟串扰。最简单的方法是沿着表面馈线或布线在不同的层中放下保护通孔,在高GHz范围内,后者成为不好的策略。理想情况下,在同一层上路由所有内容可在不同波束之间提供最精确的相位控制,因此您需要使用表面层上的元素来隔离天线。许多设计使用电子带隙结构,共面波导布线(汽车雷达模块是一个完美的例子)或基板集成的波导布线来提供所需的隔离度(最小20 dB是理想的)。

模拟和数字部分之间的隔离也很重要。屏蔽罐对于现代移动设备而言过于庞大,尽管它们在诸如无人机之类的设备中可能还不错。除了与地面倾倒(例如在现代手机PCB中)网格化一样,天线的放置在这里也变得至关重要。

天线放置

天线阵列需要远离数字部分放置,最好放置在带有收发器/基带芯片的自身板上(例如,在雷达模块中),或者在板的边缘(通常在WiFi路由器中)放置。这也将确定正确的接地策略,该策略应设计成不会干扰模拟和数字部分。如果您非常小心,则可以采用具有多个接地层的伪星形接地方法,以提供清晰的返回路径。

无论您要在下一个系统中使用哪种类型的波束成形,正确进行设计都需要一些专业知识,以最大限度地提高功率输出,确保隔离并最大程度地降低RF系统的功耗。当您要设计一个可以在高频下工作的高级射频系统时,与合适的设计公司合作是一个起点。

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    常见的PCB元件封装类型

    各自特定的封装类型。了解并正确选择这些封装对于PCB设计至关重要。 以下是一些常见的PCB元件封装类型: 1、BGA(ball grid array) 球形触点陈列,表面贴装型封装之一
    的头像 发表于 11-19 10:04 488次阅读

    将TX7332配置为片上波束成型,LDO工作动态功率模式,但是给SYNC触发信号后没有脉冲输出的原因?

    首先,我通过读写测试,确定了SPI通信是没有问题的。 然后,我将TX7332配置为片上波束成型,LDO工作动态功率模式,但是给SYNC触发信号后,没有脉冲输出。 这可能是什么问题呢?
    发表于 11-13 07:58

    详谈7麦阵列

    7麦阵列凭借其多方位拾音、波束成形、噪声抑制和回声消除等强大功能,各种现代化应用场景中都发挥着关键作用。无论是在家用设备、车载系统、会议室、虚拟现实,还是医疗和安全领域,7麦阵列都提升了设备的智能化和用户体验。
    的头像 发表于 10-09 20:07 166次阅读
    详谈7麦阵列

    Jtti:Windows服务器企业环境的主要用途和应用场景是什么?

    本文将探讨Windows服务器企业环境的主要用途和应用场景。我们将介绍Windows服务器企业的广泛应用,以
    的头像 发表于 09-21 11:28 397次阅读

    pcb金属基板分类及其优点分析

    一站式PCBA智造厂家今天为大家讲讲PCB金属基板分类及其优点都有哪些?PCB金属基板分类及其优点。金属基板是一种特殊类型的印制威廉希尔官方网站 板(
    的头像 发表于 07-18 09:18 460次阅读

    电源转换器的类型及其特点

    电源转换器,作为电子设备不可或缺的一部分,其重要性不言而喻。无论是日常生活,还是工业生产中,电源转换器都发挥着至关重要的作用。本文将详细介绍电源转换器的
    的头像 发表于 05-21 15:22 874次阅读

    TIDEP-01021-适用于角雷达的波束控制 PCB layout 设计

    电子发烧友网站提供《TIDEP-01021-适用于角雷达的波束控制 PCB layout 设计.pdf》资料免费下载
    发表于 05-17 11:17 0次下载
    TIDEP-01021-适用于角雷达的<b class='flag-5'>波束</b>控制 <b class='flag-5'>PCB</b> layout 设计

    相控阵雷达技术的开发方案

    由于强调将相控阵变成实用设备,因此建造了一个900MHz、十六元件线性阵列固定装置作为阵列测试台,可以尝试、测试和练习阵列组件,如天线元件、低噪声放大器、中频(IF)放大器、混频器、发射器和波束成形技术。
    发表于 04-24 09:29 905次阅读
    相控阵雷达技术的开发方案

    相控阵天线星地融合网络应用的关键技术

    数字波束成形的典型应用是 Satixfy 公司L频段32通道数字采样延时芯片Prime,该芯片可实现任意极化的数字控制,多个芯片级联支持大规模数字阵列形成。
    发表于 02-28 10:29 4147次阅读
    相控阵天线<b class='flag-5'>在</b>星地融合网络应用的关键技术

    天线系统:波束成形波束控制间的区别

    如果阵列的所有元件都是各向同性的,即它们各个方向上均匀辐射,它们都具有相同的增益,并且由相同相位和功率的信号驱动,则合成光束将直接指向它们所安装的平面。
    的头像 发表于 02-09 01:46 1177次阅读

    Tower Semiconductor与瑞萨合作制造基于SiGe的波束成形IC

    高价值模拟半导体代工解决方案的领先厂商Tower Semiconductor今日宣布与瑞萨电子建立战略合作伙伴关系。双方将利用Tower的先进大批量高性能SiGe BiCMOS技术,共同制造基于SiGe的波束成形集成威廉希尔官方网站 (IC)。
    的头像 发表于 02-05 10:15 912次阅读

    PCB设计,如何避免串扰?

    PCB设计,如何避免串扰? PCB设计,避免串扰是至关重要的,因为串扰可能导致信号失真、
    的头像 发表于 02-02 15:40 1783次阅读

    模式带宽光纤测试用途

    大家好,本期我们一起讨论下在光纤测试中经常会听到的两个名词——模式带宽和网络应用,看看他们光纤测试用途及对我们实际应用的光纤链路有什么影响?
    的头像 发表于 01-18 10:32 678次阅读
    模式带宽<b class='flag-5'>在</b>光纤测试<b class='flag-5'>中</b>的<b class='flag-5'>用途</b>

    5G毫米波相控阵通信射频芯片有哪些

    2.相控阵芯片:相控阵芯片是5G毫米波相控阵通信射频芯片的核心部分。它集成了多个发射和接收天线单元,通过调整每个单元的相位和幅度,实现对发射信号的波束成形和对接收信号的波束跟踪。相控阵芯片通常由多个BCP54基带芯片和射频芯片组成,能够实现高精度的
    的头像 发表于 01-09 13:06 1528次阅读

    分析纳米防水材料的用途PCB应用的特点

    纳米防水剂的施工工艺是喷涂或浸涂,更容易性成形,涂层均匀,流挂少,不产生气泡和起皮的现象,元器件管脚及狭小的缝隙都有完整的覆盖,而传统三防材料工艺容易成生气泡,不均匀的情况,并且某些部位重复喷涂的情况也比较多
    发表于 01-02 15:51 457次阅读