【应用】采用72fs低抖多路时钟合一芯片实现5G小基站设计,节省PCB面积和BOM成本
在5G小基站的原始设计中,由于产品推出的时间紧,通常采用的都是通用器件,而且时钟方案多采用两个时钟芯片,电路设计复杂,同步性能不好控制,导致系统噪声高、EVM指标差、成本高等问题。为解决上述问题,本方案采用低抖动多路时钟芯片,并搭配低噪声放大器、高精度授时模块、高精度晶振、高频板材、低热阻凝胶、高导热垫片等器件和材料实现了高性价比的5G小基站产品设计。
本方案系统框图如下:
在基带部分,比如在4T4R系统中,FPGA、至少2个Transceiver、PHY等芯片均需要高质量参考时钟信号,时钟的设计比较复杂,时钟的抖动特性影响系统EVM指标,需要低抖动、多路输出的时钟器件。SILICON LABS的时钟产品:时钟芯片Si5386,支持小数分频,输出12路不相关频率的差分信号,满足系统多路时钟的需求,并且节省PCB面积和BOM成本;抖动典型值仅72fs,降低相噪,提高系统EVM指标。
时钟芯片Si5386正常工作需要54MHz晶振,采用EPSON的晶振SG7050CAN系列,1-75MHz频率,频率稳定度可达±25ppm,可为时钟芯片提供高性价比的参考晶振。
GNSS系统是5G小基站目前网络同步的主要方法,采用中科微的GNSS授时模块ATGM331C-5,授时精度小于30ns,捕获灵敏度低至-148dBm,为系统提供出色的时间同步性能。
基带信号采用CPU进行调制和解调,参考时钟精度影响CPU处理信号的质量,采用EPSON的晶振TG5032系列,10-40MHz,全温度范围温漂±0.1ppm,可为基带CPU提供高稳定时钟。
在射频电路,为实现小基站高接收灵敏度的设计,需要在接收链路采用低噪声的接收放大器。ASB的低噪声放大器:AHL5220T8,典型增益18.4dB@2.5GHz,噪声系数低至0.42dB@2.5GHz,有效提升接收机的灵敏度,增加系统覆盖范围。
由于工作频率高,在3500MHz,普通FR-4材料损耗较大,会影响发射和接收链路的射频信号质量,降低了系统发射功率和接收灵敏度指标,可以采用ROGERS的KAPPA 438高频材料,DK值4.38与FR4接近,损耗更低且兼容FR4的天线设计,方便设计和量产。
在结构上,由于电源功耗的增加、整机体积减小带来了严重的发热问题,可以采用导热凝胶、导热垫片组合方案来解决。发热量不高的芯片,可以采用固美丽导热凝胶TC50,导热系数5.0W/mk,热阻低,方便自动化生产,应用广泛,整体价格有优势。FGPA和Transceiver等功耗较大的芯片,可以采用Laird高导热系数垫片HD90000,导热系数7.5W/mk,高可靠性,低挥发性,相对性价比高。
采用72fs低抖多路时钟合一芯片实现5G小基站设计,节省PCB面积和BOM成本
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