【導讀】過(guo)去(qu)十(shi)年(nian)來(lai)，蜂(feng)窩(wo)網(wang)絡(luo)和(he)手(shou)機(ji)的(de)普(pu)及(ji)導(dao)致(zhi)對(dui)支(zhi)持(chi)移(yi)動(dong)通(tong)信(xin)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)的(de)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)需(xu)求(qiu)呈(cheng)指(zhi)數(shu)級(ji)增(zeng)長(chang)。同(tong)時(shi)對(dui)更(geng)高(gao)帶(dai)寬(kuan)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)在(zai)推(tui)動(dong)網(wang)絡(luo)提(ti)供(gong)商(shang)不(bu)斷(duan)擴(kuo)大(da)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)，同(tong)時(shi)增(zeng)加(jia)蜂(feng)窩(wo)密(mi)度(du)
；反過來，這也促進了對基礎設施硬件的需求。

15年前
，製造商開始對蜂窩無線電設備的互操作性進行標準化，允許在裝配帶有天線裝置、放大器等器件的蜂窩基站時有更多變化。該通信標準由天線接口標準組織(AISG)於2003年和2004年首次製定。目前AISG標準隨著市場的擴大而不斷發展。下麵ADI將列舉可滿足當今和未來互操作通信需求的若幹項功能特點。

AISG v2.0和物理層調製器

集成調製器-解調器（調製解調器）於2009年推出，旨在為無處不在的RS-485接口和2.176MHz OOK信號之間的轉換提供一個完整的綜合解決方案
，該信號由與蜂窩射頻頻段支持相同電纜的通信標準定義。IC解決方案實現了更緊湊的係統設計，節省了空間、電源和硬件。此外，集成調製解調器能夠以小尺寸封裝提供簡單、成熟
、經過工廠測試的設備可靠性。

新AISG v3.0標準

AISG在2019年(nian)提(ti)出(chu)對(dui)這(zhe)項(xiang)成(cheng)功(gong)標(biao)準(zhun)進(jin)行(xing)升(sheng)級(ji)。這(zhe)一(yi)步(bu)建(jian)立(li)在(zai)前(qian)幾(ji)代(dai)的(de)成(cheng)功(gong)基(ji)礎(chu)上(shang)
，目(mu)的(de)是(shi)增(zeng)加(jia)新(xin)功(gong)能(neng)，同(tong)時(shi)保(bao)持(chi)主(zhu)設(she)備(bei)和(he)受(shou)其(qi)管(guan)理(li)的(de)天(tian)線(xian)線(xian)路(lu)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)核(he)心(xin)互(hu)操(cao)作(zuo)性(xing)。

新的AISG v3.0功能包括設備發現、連接映射和多主控製。雖然係統設計人員會發現，新標準對許多更高級別功能來說是個有益升級
，但物理層(PHY)從v2.0到v3.0卻保持不變。因此
，早期以v2.0標準推出的所有調製解調器仍然完全兼容新的AISG v3.0標準。

需要一個以上的AISG通道

盡管從AISG v2.0升級到v3.0對係統的物理層影響很小，但新的v3.0標準會要求能夠在所有連接的射頻信道上啟動和檢測pingshujubao。zhegeyaoqiuyouliyudianlanlianjiedeyingshe，shizuizhongyonghunenggoushibieduogechujidianluhecijidianlu，bingzaichushizhuangpeiheweihuqijiantigongyigeguzhangjiancegongju。meigexindaodouxuyaonenggoudadaoAISG標(biao)準(zhun)，雖(sui)然(ran)這(zhe)個(ge)要(yao)求(qiu)對(dui)最(zui)終(zhong)用(yong)戶(hu)有(you)幫(bang)助(zhu)，但(dan)這(zhe)給(gei)硬(ying)件(jian)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)帶(dai)來(lai)了(le)很(hen)大(da)的(de)負(fu)擔(dan)
，因(yin)為(wei)他(ta)們(men)要(yao)讓(rang)所(suo)有(you)可(ke)能(neng)的(de)射(she)頻(pin)信(xin)道(dao)都(dou)具(ju)備(bei)通(tong)信(xin)能(neng)力(li)，而(er)在(zai)早(zao)期(qi)版(ban)本(ben)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)信(xin)道(dao)需(xu)要(yao)具(ju)備(bei)通(tong)信(xin)能(neng)力(li)。

要想將AISG v2.0架構直接轉換為兼容V3.0的應用，所需的調製解調器數量是前代設計的兩倍以上
；調製解調器需要從六個（圖1中的灰色區域）增加到15個（灰色加紅色區域）。

圖1.顯示了AISG v2.0與v3.0的應用實例

在上述示例中，每對天線保留兩個調製解調器，用於保持基站提供商之間的兼容性。不過，塔頂放大器(TMA)上需要七到八個調製解調器：四個在連接到天線陣列（上行）的端口上監聽
，四個在下行端口上用於向基站廣播ping。基站需要另外的調製解調器：一個用於原始AISG信道，另外三個用於從其它端口的TMA接收ping數據包。

調製解調器IC數量如果超過15個或16個就過多了，而且效率低下
，這時可以使用旁路電路或RF開關來減少IC數量，以便在射頻端口之間共享AISG信號。在v2.0係統中，當預計隻有一個射頻信道傳送AISG指(zhi)令(ling)時(shi)，傳(chuan)統(tong)的(de)旁(pang)路(lu)電(dian)路(lu)會(hui)很(hen)有(you)用(yong)
，它(ta)可(ke)以(yi)對(dui)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)分(fen)接(jie)
，同(tong)時(shi)仍(reng)然(ran)向(xiang)上(shang)或(huo)向(xiang)下(xia)傳(chuan)遞(di)信(xin)號(hao)。然(ran)而(er)，由(you)於(yu)端(duan)口(kou)需(xu)要(yao)單(dan)獨(du)識(shi)別(bie)，設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)要(yao)將(jiang)上(shang)行(xing)和(he)下(xia)行(xing)分(fen)支(zhi)分(fen)開(kai)。在(zai)新(xin)的(de)v3.0設計中使用以前的旁路架構要困難得多。

想要管理多個端口的AISG訪問同時不過度增加電子器件的數量
，最終的解決方案是使用一組RF開關。這些開關或一對多的多路複用器可以將OOK信號從選定的端口路由到負載較小的調製解調器，同時允許係統在標準AISG通信和ping操作之間重新配置。

可調發射器功率

與舊式AISG設計一樣，需要調整發射器功率放大器的輸出電平。當電路使用功率分配器時，此功能非常有用，比如圖1的v2.0 TMA示例中所示的旁路通道。如果射頻濾波或有損連接使2.176MHzpinduanzhongchuxianguodushuaijian，xinhaogonglvtiaozhengyehuihenyouyong。zaoqidetiaozhijietiaoqitongguoxuanzewaibudianzulaitigongzhezhongtiaojienengli。zhexiedianzuyongyushezhigonglvfangdaqipianzhidian
，bingkezhenduitiaozhijietiaoqijinxingtiaozheng，yimanzuAISG信號要求（參見圖2-A和2-B）。盡管v2.0版調製解調器有一些靈活性
，但功率放大器的輸出功率在設計階段基本上是固定的
，因為調整功率的唯一方法是更換偏置電阻。

圖2.發射功率和接收閾值

與發射器的功率下降類似
，接收器閾值也可能受到功率分配器


、在線濾波或射頻通道上其它衰減因素的影響。遺憾的是，與可調功率放大器功率不同
，在任何早期v2.0調製解調器中都沒有可調的開/關閾值。

省電模式

在係統設計人員的要求中
，省電始終是很重要的一項。通常情況下
，功率預算限製會對更多關鍵設計元素產生壓力，尤其是當ALD硬件被擴展到更多通道，同時被迫放在一個更緊湊的空間裏時。讓不太關鍵的電路（比如AISG調製解調器）有點靈活性


，可為係統中的重要模塊提供更多的功率預算。

市場上早期的AISG v2.0調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)具(ju)有(you)低(di)功(gong)耗(hao)待(dai)機(ji)模(mo)式(shi)
，它(ta)可(ke)以(yi)關(guan)閉(bi)發(fa)射(she)電(dian)路(lu)，節(jie)省(sheng)少(shao)量(liang)電(dian)量(liang)。每(mei)節(jie)省(sheng)一(yi)毫(hao)安(an)都(dou)是(shi)有(you)用(yong)的(de)。不(bu)過(guo)，更(geng)好(hao)的(de)設(she)計(ji)是(shi)不(bu)僅(jin)能(neng)夠(gou)關(guan)閉(bi)發(fa)射(she)器(qi)，還(hai)能(neng)夠(gou)關(guan)閉(bi)接(jie)收(shou)器(qi)塊(kuai)和(he)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)自(zi)身(shen)的(de)其(qi)它(ta)未(wei)使(shi)用(yong)部(bu)分(fen)。與(yu)其(qi)它(ta)關(guan)斷(duan)功(gong)能(neng)相(xiang)反(fan)，調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)需(xu)要(yao)足(zu)夠(gou)靈(ling)活(huo)
，以(yi)平(ping)衡(heng)其(qi)它(ta)使(shi)用(yong)模(mo)式(shi)
，比(bi)如(ru)參(can)考(kao)源(yuan)共(gong)享(xiang)。

共享參考振蕩器

每個AISG調製解調器都需要一個參考信號來生成2.176MHz載波。它通常配有一個8.704MHz晶振和一個集成振蕩器電路。市場上所有現有的AISG調製解調器都可以在係統內采用初級/次級（或主/從）電路架構，從而節省晶振，降低BOM成本。

通過SYNCOUT引腳輸出緩衝信號，每個芯片都可以充當下行調製解調器的主晶體振蕩器(XO)。這個SYNCOUTxinhaoshiyigekailoushuchu，xuyaoyigejiandandewaibushangladianzulianjiedaomonidianyuan，zheyangtacainengzhengchanggongzuo。ranhou，jiangzhegexinhaochuanbodaochujitiaozhijietiaoqixiayoudeqitacijitiaozhijietiaoqi。xiaxingtiaozhijietiaoqideshuliangshiyouxiande
，dankeyishiyongcicankaogongxiangxuanxiang。

用這種共享架構進行設計確實存在缺點。使用任何經典的v2.0調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)，初(chu)級(ji)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)都(dou)要(yao)消(xiao)耗(hao)與(yu)任(ren)何(he)次(ci)級(ji)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)一(yi)樣(yang)多(duo)的(de)功(gong)率(lv)。因(yin)此(ci)，即(ji)使(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)節(jie)省(sheng)了(le)元(yuan)件(jian)，但(dan)功(gong)率(lv)預(yu)算(suan)並(bing)未(wei)節(jie)省(sheng)。

頻譜輻射

最後，AISG標準對PHY層的一個主要要求是調製解調器發射器的頻譜純度。頻譜性能在AISG v3.0.0.3第10.3.11節《模塊特性》部分進行了描述。嚴格的要求限製了功率放大器的帶外頻譜發射，這往往是非常嚴格的。尤其是在30MHz的拐點處
，任何諧波噪聲的絕對功率必須低於-67dBm，而且測試儀器的分辨率帶寬(RBW)設置是非常嚴苛的。功率放大器的輸出頻譜也必須與總功率水平（即可調TX功率）相平衡，保持在頻譜屏蔽的絕對限製範圍內。功率放大器的功率增加過多可能會導致頻譜屏蔽失效。

圖3.AISG v3.0標準調製解調器頻譜發射屏蔽

由於發射屏蔽沒有改變，v2.0市場上可用的集成調製解調器也符合v3.0標準，盡管它們通常在30MHz的拐點處隻提供1~4dB的狹窄餘量。因此，它們限製了功率放大器輸出功率的上限。

在新的v3.0係統中使用v2.0調製解調器

所有提到的功能在經典v2.0調製解調器中都有。由於PHY層基本上沒有變化

，因此每一個舊款調製解調器都能滿足ALD係統設計人員的需求。簡單地複製現有的AISG解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，會(hui)占(zhan)用(yong)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)空(kong)間(jian)，這(zhe)一(yi)點(dian)是(shi)不(bu)利(li)的(de)，會(hui)影(ying)響(xiang)係(xi)統(tong)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，並(bing)且(qie)可(ke)能(neng)會(hui)開(kai)始(shi)主(zhu)電(dian)源(yuan)預(yu)算(suan)，同(tong)時(shi)在(zai)性(xing)能(neng)上(shang)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)改(gai)進(jin)，也(ye)沒(mei)有(you)帶(dai)來(lai)功(gong)能(neng)升(sheng)級(ji)。幸(xing)運(yun)的(de)是(shi)

，在(zai)AISG v3.0市場上有一個新的、經過改進的替代方案。

新款AISG調製解調器提供的升級功能 

麵向市場推出的第一款AISG v2.0調製解調器采用的是初期的MAX9947。該器件仍然為RS-485和規定的2.176MHz OOK信號之間的接口提供完整解決方案，因此它依然與新的AISG v3.0標準完全兼容。盡管早期的調製解調器也滿足新標準，但v3.0中擴大的要求為提升現有設計提供了良機。

新的MAX11947具有多項性能改進和新增功能，以解決在較新係統中使用舊代IC時固有的諸多不足。新款調製解調器的主要功能特點是集成式4:1多duo路lu複fu用yong器qi。該gai多duo路lu複fu用yong器qi在zai一yi個ge芯xin片pian中zhong有you效xiao提ti供gong四si個ge調tiao製zhi解jie調tiao器qi，便bian於yu自zi動dong掃sao描miao。這zhe為wei開kai發fa人ren員yuan提ti供gong了le一yi個ge與yu多duo達da四si個ge射she頻pin端duan口kou互hu動dong的de工gong具ju，並bing且qie與yu原yuan來lai的de調tiao製zhi解jie調tiao器qi相xiang比bi
，占zhan用yong的de印yin刷shua電dian路lu板ban麵mian積ji幾ji乎hu相xiang同tong。這zhe種zhong集ji成cheng式shi開kai關guan功gong能neng大da大da減jian少shao了le指zhi定ding和he測ce試shi額e外wai電dian路lu（如射頻開關）的需要
，同時減少了BOM要求。 

如前一個例子所示
，在AISG v2.0係統中是6個調製解調器，而支持v3.0的係統中可能需要16個調製解調器，現在集成4:1多路複用器（圖1中的紫色區域）後，調製解調器減少到5個。新的調製解調器/多路複用器組合還提供了一種無代碼
、非微控製器的方式來掃描端口和識別ping載波信號
，用戶幹預非常少。自動端口掃描功能有助於繪製硬件互連圖，並幫助查找射頻布線係統內的故障，使用的IC元件比其它方式更少。

新的SPI接口不僅可以控製多路複用器和調製解調器，還可以整合以前通過外部元件管理的功能。功率放大器的功率偏置網絡（電阻器）等部件現在可通過數字可調發射功率進行整合。該調製解調器還提供了一個新功能：可調接收靈敏度閾值。這兩項調整都有助於解決旁路係統中固有的功率分配問題

，以及其它線內衰減問題。不僅可以將TX輸出從大約-0.5dBm調整到大約+7.0dBm（步進為0.5dB），而且新的調製解調器還可以獨立調整RX對比水平。這使得載波檢測閾值的範圍大約處於-15dBm到-21.5dBm之間。可調TX功率和RX閾值可以動態修改，係統設計人員可將這種靈活性傳遞給最終用戶
，並支持在現場安裝後提高係統性能。

新部件還集成了幾種電源模式
，分別為：運行
、待機和斷電。這為係統設計人員提供了多個改進功率預算的選項。待機模式可以像其他v2.0時代的經典調製解調器一樣，禁用發射器電路。與完全運行模式相比
，這通常可以節省11mA的電力。通過提供關斷模式
，禁用發射器和接收器電路，還可以更省電。這充分降低了功耗（一般會比運行模式低20mA），同時仍然支持調製解調器充當其它下遊設備的主振蕩器。如果SYNCOUT緩衝器也關閉
，係統設計人員可以比運行模式節省23mA以上的電力。

這種新的調製解調器在頻譜合規性方麵超越了前代調製解調器
，現在為係統設計人員在30MHz頻點的頻譜屏蔽提供了大約15dB的餘量，從而使發射器功率設置具有更大的靈活性。

圖4.頻譜性能的比較

最後，新器件還具有與串行接口相關的獨特功能：所有經典的調製解調器信號都在SPI寄存器中進行鏡像。這意味著微控製器上不需要額外的GPIO
、UARThuoqitaduankouyinjiaolailianjietiaozhijietiaoqixinhao。tongguoduquhexierujingxiangwei
，jiekouhekongzhigongnengdoukeyitongguojicunqilaizhixing。xitongshejirenyuanxianzaikeyixuanzeshiyongtiaozhijietiaoqizuoweiRF端口和MCU之間的橋梁，而且所需資源很少。

結論

ADI MAX11947的設計旨在滿足新的AISG v3.0係統設計人員的需求。它具有更多的優勢，擴大了調製解調器的作用，同時帶來了新的內置靈活性
，而不僅僅是節省設計時間和BOM成本。

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