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随着5G时代的到来，多输入多输出(MIMO)收发器架构正在成为高功率RF无线通信系统设计的核心。尤其在城市地区，覆盖蜂窝频段的大规模MIMO系统正逐步部署，以满足日益增长的数据吞吐量和新型业务需求。高度集成的单芯片射频收发器解决方案，如ADI推出的ADRV9008/ADRV9009产品系列，为这一成就提供了强有力的支持。然而，为了进一步提升系统的效率和性能，RF前端部分的集成同样重要。
在RF前端部分实现类似的集成有助于降低功耗，改善热管理，并减少物理尺寸，从而允许更多的MIMO通道集成在同一设备中。尽管MIMO架构能够放宽对放大器和开关等组件的RF功率要求，但随着并行收发器通道数量的增加，外围电路的复杂性和功耗也随之上升。ADI采用硅技术开发的高功率开关专为简化RF前端设计而生，旨在消除对外围电路的需求并将功耗降至最低。
在时分双工(TDD)系统中，天线接口集成了开关功能，用于隔离接收器输入免受发送信号的影响。这种开关可以直接应用于天线接口（适用于较低功率系统），或在接收路径中使用（针对较高功率应用），以确保正确连接至双工器。在开关输出上设置一个并联支路可以显著提高隔离性能。
传统上，基于PIN二极管的开关因其低插入损耗和高功率处理能力而被广泛使用。但在大规模MIMO系统的设计中，它们需要高偏置电压来提供反向偏置（用于隔离）和高电流来提供正向偏置（用于实现低插入损耗），这成为了其缺点之一。相比之下，ADI的高功率硅开关运行于单5V电源下，偏置电流小于1mA，无需外部组件或接口电路，大大降低了功耗，并在系统级层面支持更好的热管理。
图1展示了ADI硅开关的内部电路架构，基于FET的电路能够在低偏置电流和低电源电压下工作，不仅实现了更低的功耗，还提高了隔离性能。此外，与基于PIN二极管的开关相比，ADI的硅开关占用的PCB面积不到其十分之一（见图5），简化了电源需求，且无需高功率电阻器。
图1
图2
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ADI的硅开关技术为RF设计人员和系统架构师提供了更大的灵活性，使他们能够提升系统的复杂度而不必担心RF前端成为瓶颈。通过减少功耗、缩小尺寸以及简化设计，这些开关不仅促进了更高效的大规模MIMO系统的实现，也为未来的5G网络建设奠定了坚实的基础。对于追求高性能和紧凑设计的应用来说，ADI的硅开关无疑是理想的选择。
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