MIMO前端模块设计中的效率、功耗和尺寸问题

多输入/多输出(MIMO)技术正在成为下一代无线局域网(WLAN)标准802.11n的基础。MIMO设备采用多个发射和接收天线，能够提供更高的数据率和更大的吞吐量。这种性能上的增强，可以轻而易举地与已有的无线产品融合在一起，以实现不同产品系列的规模经济效益。

但这些优势常常遮挡住了MIMO技术另外两项优点的锋芒：与现有802.11a/b/g标准相比，MIMO的作用距离增加了20%到30%，并且具有向后兼容802.11a/b/g的能力。向后兼容能力使得开发人员在家中、办公室和旅途中都能使用相同的设备。在能够使用802.11n的地方，802.11n客户端卡就采用802.11n；如若不然，就退回来使用现有热点提供的802.11a/b/g。　

与竞争标准相比，802.11n的最大优势是它使用与802.11a/b/g标准相同的2.4GHz和5GHz频谱，使得制造商能够充分利用工艺技术、元器件和供应商的规模经济优势，其结果就是高速网络的费用更能为人们所承受。

尽管MIMO技术的性能优势突出，但也面临着目前无线产品尺寸不断缩小、功耗及成本日益降低带来的挑战。在比较MIMO前端模块(FEM)的集成度时，进行严格的同模比较非常重要。某些时候，功能性不如RF特性(输出功率、EVM)显眼，但它对成本而言非常重要，且决定着电路板面积。设计者应该了解下面几个问题：

控制接口：控制接口是CMOS的吗？如果不是，将需要额外的电路来连接前端模块和IC。

偏置电压：前端模块需要偏置电压吗？若答案是肯定的，则常常需要额外的稳压器来提供典型范围在2.7到2.9V之间的偏置电压，并利用附加的晶体管电路来启动/关闭偏置电压。除了尺寸和成本，前端模块的性能也直接与偏置电压相关，而偏置电压又会随温度和电压而变化。

尽管开发人员可能认为电流消耗与外形尺寸没有关联，但事实上，由前端模块电流消耗所引起的每三个问题中，就有两个与外形尺寸直接相关。

一直以来，电流消耗直接影响电池寿命。产品开发人员希望以最低的电流消耗获得最高的功率，有时甚至愿意稍微牺牲一些输出功率，以便电池的使用寿命能比以前延长10%。MIMO应用中也存在同样的问题，而且情况更糟，因为这些应用里有两个完整的发射链路同时工作。

这意味着前端模块供应商必须开发出效率更高、电流消耗更低的模块来满足MIMO市场的需要。倘若MIMO进入PDA、手机和游戏机等电池更小的嵌入式应用领域，这个问题的解决就显得更加紧迫。

作者：Andrew Parolin

无线数据产品总监

SiGe半导体公司