自80年代初導入類比蜂巢式網路以來，蜂巢通訊已經有了長足的發展。如今，隨著市場由4G朝向5G網路解決方案遷移，蜂巢式通訊產業正在為實現更快資料傳輸速度、更低延遲以及容量、使用者密度和可靠性的巨大躍進奠定基礎。例如，5G不僅可以提高資料速率（100倍）和網路容量（10倍），還可將延遲大幅降低到1 ms以下1，並同時實現數十億互聯裝置近乎無處不在的連接，而這些互聯設備正是不斷成長的物聯網(IoT)之一部分。一個典型的5G波束成型發射器是由數位MIMO、資料轉換器、訊號處理元件、放大器和天線所組成的，請參考如圖12所示。
FPGA的供電
為了充分實現5G的優勢，設計人員需要使用更高頻率的無線電，透過整合更多整合型微波/毫米波收發器、現場可編程閘陣列(FPGA)、更高速率的資料轉換器、以及適合更小蜂巢式的高功率低雜訊功率放大器(PA)，才能充分利用新頻譜，以滿足未來的資料容量需求。此外，這些5G蜂巢還將包含更多的整合天線，才能應用大規模多路輸入、多路輸出(MIMO)技術以實現可靠連接。因此，需要各種最先進的電源為5G基地台元件供電。
為了充分實現5G的優勢，設計人員需要使用更高頻率的無線電，透過整合更多整合型微波/毫米波收發器、現場可編程閘陣列(FPGA)、更高速率的資料轉換器、以及適合更小蜂巢式的高功率低雜訊功率放大器(PA)，才能充分利用新頻譜，以滿足未來的資料容量需求。此外，這些5G蜂巢還將包含更多的整合天線，才能應用大規模多路輸入、多路輸出(MIMO)技術以實現可靠連接。因此，需要各種最先進的電源為5G基地台元件供電。
現代FPGA和處理器採用先進奈米製程而製造，因為它們通常要在精小封裝內的高電流條件下採用低電壓(<0.9 V)執行快速運算。此外，新一代FPGA需要更低的核心電壓以大幅提高計算速度，同時又要求更高的I/O介面電壓，並且還需要額外的DDR記憶體供電軌。3,4,5 因此，單個FPGA實際上需要具有嚴緊容差的多個電壓和不同的額定電流，以實現最優操作。更重要的是，為了避免損壞，必須以正確的順序對這些電壓軌的時序進行控制。使用最新的半導體技術結合領先的電路拓撲和先進封裝技術來構建電源，可以滿足這些嚴格的要求。然而，如果設計人員未能正確使用合適的電源管理解決方案，則可能會導致各種風險，其中包含了從低效率到熱性能，以及其他不希望出現的性能相關問題。
高速資料轉換器的低雜訊供電
同樣的，運行速度更快的精密資料轉換器（如類比數位轉換器(ADC)和數位類比轉換器(DAC)）也需要多個電源軌，例如具有極低雜訊和直流漣波的1.3 V、2.5 V和3.3 V。6 通常，這些高速ADC和DAC佈設在擁擠的印刷電路板(PCB)上，可用空間有限。因此，在設計這些高速資料轉換器的電源系統時，ADC和DAC的電源靈敏度必須是首要考慮因素。
圖1.5G系統波束成型發射器的高層功能框圖。
同樣的，運行速度更快的精密資料轉換器（如類比數位轉換器(ADC)和數位類比轉換器(DAC)）也需要多個電源軌，例如具有極低雜訊和直流漣波的1.3 V、2.5 V和3.3 V。6 通常，這些高速ADC和DAC佈設在擁擠的印刷電路板(PCB)上，可用空間有限。因此，在設計這些高速資料轉換器的電源系統時，ADC和DAC的電源靈敏度必須是首要考慮因素。
圖1.5G系統波束成型發射器的高層功能框圖。
透過將先進半導體和封裝技術的優勢相結合，ADI的µModule® Silent Switcher®穩壓器可以輕鬆地解決此問題，滿足高速資料轉換器的效率、密度和雜訊性能需求。Silent Switcher LTM8065便是一個很好的例子，它可以為這些元件提供一個低雜訊、更精小、更高效的供電解決方案。與傳統的分立式解決方案不同，LTM8065可以顯著減少元件數量和電源板空間，而不必犧牲資料轉換器的動態性能。該元件在符合RoHS標準的單個BGA封裝中整合了開關控制器、電源切換開關、電感和所有支援元件。
在某些情況下，為了最大程度地提高電源電壓抑制比(PSRR)性能，可以在切換開關穩壓器之後的電源路徑中使用線性穩壓器。ADP7118便是一款這類的低壓差(LDO)、低雜訊線性穩壓器，可處理寬廣輸入電壓範圍，具有高輸出精度、低雜訊、高PSRR以及卓越的線路與負載暫態響應性能。而且，該產品系列還有更多型號，可以使用ADI的LTpowerCAD和LTspice®等軟體工具進行正確選擇。
PA和收發器的電源管理
這些新一代無線電整合了整合型收發器和低雜訊、高功率微波/毫米波PA，並具有更寬頻寬，它們的數位控制和管理系統需要使用多種專用電源技術。例如，基於氮化鎵(GaN)的低雜訊、高功率PA將需要高達28 V至50 V的電壓，同時基於FPGA的控制和高速ADC和DAC將需要多個更低的電壓，並具有適當的時序控制、監控和保護功能。7,8 最先進的DC/DC轉換器可提供這些5G PA所需的效率(>90%)、功率密度、低雜訊性能和控制功能。
這些新一代無線電整合了整合型收發器和低雜訊、高功率微波/毫米波PA，並具有更寬頻寬，它們的數位控制和管理系統需要使用多種專用電源技術。例如，基於氮化鎵(GaN)的低雜訊、高功率PA將需要高達28 V至50 V的電壓，同時基於FPGA的控制和高速ADC和DAC將需要多個更低的電壓，並具有適當的時序控制、監控和保護功能。7,8 最先進的DC/DC轉換器可提供這些5G PA所需的效率(>90%)、功率密度、低雜訊性能和控制功能。
在新一代(5G)產品性能必須超越上一代(4G)的巨大壓力下，幾乎沒有任何折衷的餘地。因此，身為專注於基地台RF鏈並擁有為這些應用供電提供所需電源管理工具的公司，將能夠為當今的5G PA和收發器提供合適的電源配置。ADI可提供業界最廣泛的高性能Power by Linear™產品組合，從高效率、高密度DC/DC轉換器模組到電源管理IC (PMIC)和超低雜訊線性穩壓器（包括電源時序、監控和保護功能），從而可以為5G訊號鏈供電提供更全面的方法。
ADI的µModule穩壓器和Silent Switcher技術是完整的電源系統化封裝解決方案，能夠提供精準電壓，並在微型封裝內實現最高效率(>95%)和高功率密度，具有高可靠性和最低EMI與雜訊。這些解決方案專為高性能RF系統的供電而設計，具有最高功率轉換效率和密度，而不會增加雜訊或對目標無線電訊號的干擾，從而確保這些RF PA和其他此類RF電路的最佳性能。
同樣的，為因應電路中需要多個供電軌時的電源時序控制挑戰，ADI也提供了時序控制器系列，範圍從兩個電源(ADM6819/ADM6820)到17個通道(ADM1266)。為了確保系統正常、高效和安全地工作，對元件電壓、電流或溫度進行監控至關重要。為此，ADI提供了LTC2990等元件。
總結
總之，ADI的Power by Linear產品組合包括低雜訊LDO穩壓器、低EMI且高度整合的多軌DC/DC轉換器µModule器件、Silent Switcher技術以及其他電源管理IC（包括電源時序控制器、監控器和保護電路），所有這些都使ADI有能力提供業界最廣泛的電源產品系列。該系列可全面滿足5G基地台元件的供電所需，包括軟體設計和LTpowerCAD和LTspice等模擬工具。這些工具簡化了為元件選擇正確的電源管理解決方案的任務，因此可以為5G基地台元件提供最佳電源解決方案。
總之，ADI的Power by Linear產品組合包括低雜訊LDO穩壓器、低EMI且高度整合的多軌DC/DC轉換器µModule器件、Silent Switcher技術以及其他電源管理IC（包括電源時序控制器、監控器和保護電路），所有這些都使ADI有能力提供業界最廣泛的電源產品系列。該系列可全面滿足5G基地台元件的供電所需，包括軟體設計和LTpowerCAD和LTspice等模擬工具。這些工具簡化了為元件選擇正確的電源管理解決方案的任務，因此可以為5G基地台元件提供最佳電源解決方案。
參考文獻
1 Kyungmin Park，“5G如何減少資料傳輸延遲”，EDN Network，2018年5月14日。
2 Thomas Cameron，“5G——微波技術展望”，ADI公司，2015年12月。
3 Nathan Enger，“FPGA電源的‘護理和餵養’：成功的道與因”，《類比對話》，2018年11月。
4 Frederik Dostal，“FPGA的電源管理”，《類比對話》，2018年3月。
5 Afshin Odabaee，“Altera Arria 10 FPGA和Arria 10 SoC的供電：經過測試和驗證的電源管理解決方案”，ADI公司。
6 Aldrick Limjoco、Patrick Pasaquian和Jefferson Eco，“Silent Switcher µModule穩壓器為GSPS採樣ADC提供低雜訊供電，並節省一半空間”，ADI公司，2018年10月。
7 David Bennett和Richard DiAngelo，“脈衝雷達用GaN MMIC功率放大器的電源管理”，ADI公司，2017年10月。
8 Keith Benson，“GaN打破壁壘——RF功率放大器的頻寬越來越寬、功率越來越高”，《類比對話》，2017年9月。
1 Kyungmin Park，“5G如何減少資料傳輸延遲”，EDN Network，2018年5月14日。
2 Thomas Cameron，“5G——微波技術展望”，ADI公司，2015年12月。
3 Nathan Enger，“FPGA電源的‘護理和餵養’：成功的道與因”，《類比對話》，2018年11月。
4 Frederik Dostal，“FPGA的電源管理”，《類比對話》，2018年3月。
5 Afshin Odabaee，“Altera Arria 10 FPGA和Arria 10 SoC的供電：經過測試和驗證的電源管理解決方案”，ADI公司。
6 Aldrick Limjoco、Patrick Pasaquian和Jefferson Eco，“Silent Switcher µModule穩壓器為GSPS採樣ADC提供低雜訊供電，並節省一半空間”，ADI公司，2018年10月。
7 David Bennett和Richard DiAngelo，“脈衝雷達用GaN MMIC功率放大器的電源管理”，ADI公司，2017年10月。
8 Keith Benson，“GaN打破壁壘——RF功率放大器的頻寬越來越寬、功率越來越高”，《類比對話》，2017年9月。
