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8月10日,工信部和国家发改委联合印发《扩大和升级信息消费三年行动计划(2018—2020年)》,其中对5G做出了明确要求:加快5G标准研究、技术试验、推进5G规模组网建设及应用示范工程,确保2020年启动5G商用。这被认为是5G最新的“小目标”。

据悉,中国电信等三大运营商正在加快5G布局,并已在一些城市开展试点或外场测试。8月13日,北京联通在北京部署的首批5G基站正式启用,北京宣告进入5G时代。此外,中国联通、中国移动和中国铁塔已签署了《5G先试先用 推动长三角数字经济率先发展战略合作框架协议》,提出今年长三角地区将建成国内规模最大的5G外场技术试验网,2019年率先在国内开展试商用。

不仅是运营商,华为、三星等一线以及vivo、一加等二三线手机厂商也都在暗自角逐,纷纷宣布将于2018年推出5G手机。上海、海南、浙江等多地政府也在争先恐后布局5G。广东省提出用3年左右时间把珠三角打造为世界级宽带城市群,2020年底前 5G基站要达到0.73万座并全面启动5G网络规模化部署。

即将商用的5G将对人们的生产生活产生哪些影响?

5G主战场是物联网

5G全称为第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术。5G是我国目前广泛应用的4G网络的延伸和升级。业内专家表示,通俗地说,对于稍微有些卡顿的高清电影,5G状态下仅用1秒便可完成下载,清晰度不低于4K的超高清电影将是5G网络下的“标配”。这就是5G相较于4G的“高带宽”优势。

1秒钟便可以完成的个人消费级任务并非5G的真正使命。通信行业分析师项立刚讲到,除了高带宽,5G还有低延时(即较强的实时性)、高可靠性、低功耗性以及重新布局的安全体系等特点,其在to B(企业级)端的影响远大于在to C(消费者)端感受到的“网速变快了”。

所谓“低延时”是指在5G网络条件下,从信号发出到收到反馈所需的时间大大减少。东土科技董事长李平表示,以工业控制领域为例,4G网络条件下对某一机床发出“停止”命令后,还要再转动几圈才能停下(排除惯性作用的因素),“一旦有了5G的话,这个时间就会大大缩短。”李平说。

根据《5G愿景与需求白皮书》,在端到端的延时方面,4G网络的指标是数百毫秒,而5G的指标则仅为2~4毫秒。索为系统行业研究顾问赵翰林表示,以VR和AR技术为例(虚拟现实和增强现实),当带宽从4G变为5G时,其画面显示的时延从35毫秒降到5毫秒以下,能够满足强交互实时渲染生成画面的需求。在边缘计算能力的支持下,可以满足云VR和AR的毫秒级时延要求。困扰VR和AR多年的网络实时性不佳导致的不良体验问题,将在5G网络条件下迎刃而解。

“低功耗”的具体体现则是,随着运算速度的提高和效率的提升,电能的消耗速度将大幅下降。项立刚表示,5G网络下消费电子产品如电子手表很可能实现不再需要每天一充电的尴尬,充电周期可能会延长为5天或10天一充。在工业领域,同样的水质监测仪的充电周期将延长为几个月甚至半年,物联网设备的布点成本大大降低,这对物联网基础设施的布局将产生颠覆性影响,5G将使物联网快速发展。

中国移动通信产业研究院产业与业务合作部高级管理专家于江讲到,5G网络最初的设计理念便与3G和4G不同,“3G和4G主要考虑的是人与人之间,以及人与物之间的交互,但5G考虑的是物与物之间的互联,也就是真正意义上的‘万物互联’。在5G网络下,每一个看似平常的物体都有可能作为一个IP地址与5G网络相连。”

于江认为,5G的主要应用场景有移动带宽、高可靠低时延以及大连接。移动带宽的场景的确会使人享受到超快的网速,但那并不是5G的主要场景,对高可靠低时延以及大连接网络需求较多的物联网才是5G的“主战场”。

5G并非“包治百病”:

智能交通等将率先受益

行业中一直都有一种说法:4G改变生活,5G改变社会。相比于4G网络主要满足人们观看高清晰度电影等消费级需求,5G对社会生活的影响将大大高过个人消费级的产品体验。

“我认为,这种说法强调的是5G商用对物联网尤其是工业物联网的支持。”赵翰林表示,在4G网络下,网络效应叠加到知识生产上,知识和内容得以爆炸性增长。但知识能否转化成行动,能否在物理层面产生影响,单凭互联网无法回答。在5G网络的支持下,不仅产品可以联网,生产设备也可以联网,用户和生产者之间能够建立起实时数据驱动的反馈回路,这将对生产方式产生深远的影响,开启“设计”权力与主体从厂商向用户转移。

5G网络最先赋能的是对实时性依赖较大的数据包。智能交通(包括自动驾驶技术在内的一系列智慧交通技术)、工业控制以及环境监测等行业将最先受益5G网络。华为技术有限公司5G CMO朱慧敏表示,华为与BOSCH、英特尔和西门子等工业企业联合成立了5G产业自动化联盟,旨在推动5G在工业生产领域的落地,确保5G从初期即具备相应的产业能力。

“我们把不同行业对5G网络的具体需求分成几个类型。总体而言,绝大多数行业对实时性和高带宽的需求都远远高于4G。”朱慧敏说,以自动驾驶技术为例,虽然对高度精细和准确的地图下载需要高宽带,但自动驾驶的最大需求不是高带宽,而是低延时。“控制器发出一个停车的信号,瞬间就能刹车是最重要的,几秒钟的延时对自动驾驶来说是致命的。” 朱慧敏说,还有对大连接和高带宽的要求大于实时性的,比如环境监测领域数百个感应器或者监测仪同时工作并向服务器传输大量的实时影响,对上行带宽的要求是巨大的。

5G在工业领域的另一个重要贡献是网络“切片”。所谓网络“切片”是指可以在统一的网络基础设施平台上,虚拟定义多种相互独立的网络空间。这为不同行业和企业甚至不同车间提供了个性化定制网络,以满足个性化需求。“在切片技术支持下,产品生命周期各环节的知识工作者可以根据角色和工作内容,定制专用信息网络及应用,使其更加专注于自身业务专长的积累,发展更高级的创造性、开放性和企业家精神,这也是工业APP的一个发展方向。”

赵翰林讲到,5G网络可以为用户提供移动设计、增强现实、虚拟现实、超高清视频、移动云计算等更加极致的业务体验,这将带来个性化定制、远程监控和运维、智能产品等多种新的业务模式;在远程医疗、车联网、智能家居、众包协同设计、工业控制、环境监测等领域也将迎来物联网应用的爆炸性增长。

赵翰林还表示,在 Cyberspace(赛博空间)中描述的对象如数字孪生,只有在5G时代才能用在工业APP中,驱动产品生命周期各阶段的活动,这将为研发型工业APP创造机会。“此外AR和VR技术在5G时代也能创造很多令人眼前一亮的设计场景。我们衷心希望工业APP尤其是设计APP在5G时代占有一席之地。”

当然,5G也不是“包治百病”的。5G商用并不能解决所有问题。“5G网络将在工业领域大有作为,但不是包治百病的灵药。”中国移动通信研究院无线与终端研究所主任研究员邓伟表示,运营商需要了解每个行业的具体需求,行业也需要了解5G的特点。5G与行业的融合是不断发展的,不可能一蹴而就。

我们离5G手机还有多远?

我们离5G手机还有多远?从时间上说只有两年,但离真正意义上的大规模产品化还有一定距离。按照工信部提出的时间表,2019年将对移动运营商发放5G牌照并进行外场试验和预商用,2020年确保实现商用。

据了解,联想旗下品牌摩托罗拉今年8月推出了全球首款5G手机Moto Z3,其配置了5G模块,即一旦搜索到5G信号便会切换至5G模式。从外观看,这款手机的屏幕尺寸较大,机身体积也较大,但与4G手机并没有显著差别。

5G是否会颠覆智能手机?“从产品形态上看,5G手机与4G手机有较高的相似度,但不会颠覆,至少初期不会。”朱慧敏分析称,不排除5G大规模商用之后,触发新需求,进而改变手机形态,但要等市场上真正出现了新需求,厂商才会根据市场变化进行调整。

除了手机厂商加紧研制5G手机,运营商在功能测试和试验过程汇总中也有了5G样机,但样机的形态离产品化还有差距。

中国移动通信研究院网络与IT技术研究所3GPP独立组网架构项目报告人宋月透露,目前的样机由于芯片集成化程度不高,外貌形似“板砖”。“样机的体积与现代汉语词典相似,但这远不是最终产品。”宋月表示,当手机厂商应用了最先进的芯片工艺后,手机体积一定会缩小,将从“现代汉语词典”变成“新华字典”一样大。

值得注意的是,5G在技术标准上有望达到前所未有的统一。在3G时代,三大运营商分别使用TDS-CDMA、WCDMA和CDMA2000三套不同标准,对产业造成了很大割裂。到了4G时代,TD-LTE和FDD-LTE两套标准在底层技术和关键技术上有了很大相似度。“5G时代,全球各国机构及厂商都希望推动统一标准出台,不再出现行业被割裂的问题。”朱慧敏说。

(来源:人民日报)

本文转自:

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作者:Matt Kessler

简介

无论是新手还是专家,DC-DC 转换器设计人员都会面临海量的电源管理1 IC 选择。要找到特性、性能、集成度和价格的最佳组合十分困难,实际设计工作会非常棘手。ADIsimPower TM2旨在简化 IC 选择过程,并提供构建最佳 DC-DC 转换器所需的信息。

大部分 DC-DC 选型指南只是根据给定的一组输入,将用户直接导向可行的开关调节器3、开关控制器4和线性调节器5,而不提供对选定特定器件时所做的取舍进行量化的方法。

ADIsimPower 则不同,它允许设计人员考察电源转换的各种取舍关系和设计复杂性。这款新工具提供智能化选型指南和全面的设计辅助,它可根据用户的尺寸、功效、成本、器件数量或上述参数组合的确切要求,产生稳定可靠的优化设计。

ADIsimPower 选型和设计流程包括四步:1. 输入设计标准;2. 查看所有设计解决方案;3. 查看解决方案详情;4. 构建完成设计。流程结束时,ADIsimPower 将提供定制的原理图、含供应商产品型号和价格的材料清单 (BOM)、效率图、性能规格、闭环传递函数以及快速构建设计的方法。

输入设计标准

ADIsimPower 的第一页包括如下用户输入字段:最小输入电压、最大输入电压、输出电压、输出电流和最大环境温度;各参数的上下限显示于相应文本框下方。填好这些参数之后,按下“查找解决方案”按钮可查找适合此应用的推荐解决方案。

用户如果知道要使用 ADI 公司的哪一款电源管理器件,可以点击“选择IC”。这将激活一个下拉菜单,其中列出了当前支持的电源管理 IC。选取一个器件之后,用户将直接转到“查看解决方案详情”。

查看所有设计解决方案

ADIsimPower 的第二阶段是帮助用户选择最符合设计要求的器件。为清楚起见,页面上方重复显示了第一阶段的设计输入参数。下面是“推荐解决方案”,它按照以下标准列出各种推荐解决方案的 IC 和拓扑结构:成本最低、尺寸最小、器件最少和功效最高。推荐方案基于整个 DC-DC 转换器设计,包括电源管理 IC、电感、电容、电阻、MOSFET 和二极管。

“推荐解决方案”下面是一张表,它按顺序列出每种可用 IC的解决方案成本、尺寸、功效和器件数量,让用户不必用各器件进行单独设计就能了解各种设计的取舍优势。各列都可以排序,以突出最重要的取舍考量。表格右方是特性列表。若要扩展或合并此列表,请点击“显示全部特性”或“显示默认特性”。点击相应的复选框可以选择或取消选择一项特性。请选择应用需要的所有特性。不包括所选特性的 IC 将从此表中和推荐解决方案中移除。

选好特性、性能、集成度和成本达到最佳平衡的 IC 之后,点击相应的“查看解决方案”按钮。如果此按钮未激活,则表示 ADIsimPower 暂不提供全面设计支持。请点击 IC 名称,查看数据手册和其它信息。点击“下载设计工具”可获得基于Excel 且可以在本地运行的设计工具。

查看解决方案详情

在这一阶段,ADIsimPower 产生并显示完整的设计,包括定制的原理图、详尽的材料清单以及工作参数、功耗和最高温度预估。开关转换器设计还会显示功效图和损耗图,某些情况下还会给出闭环传递函数。

为清楚起见,页面上方重复显示了原始输入参数;如果更改设计参数,页面上方也会相应更新。点击“修改高级设置”将打开一个窗口,用户可以在其中修改许多设置,包括但不限于:精度、最大元件高度、峰峰值输出电压纹波、输入滤波器要求、负载瞬态响应、电感纹波电流和 MOSFET 供应商偏好(根据器件选择情况,可能只显示这些特性的一部分)。

ADIsimPower 与其它 DC-DC 转换器设计工具的一个不同之处,就是能够修改这些设置。不难理解,这样安排的目的是让电源设计新手感觉轻松,但高级设置正是电源设计专家希望在设计中加以控制的一类参数。

该页面的下一部分含有多个选项卡,用来指定各种重要的设计参数。同样,这些选项卡中的信息因所选 IC 而异,但常用选项卡包括工作参数预估、功耗预估和温度预估。所有参数都会显示最低输入电压和最高输入电压两种情况下的值。工作参数预估选项卡包括 PWM 占空比、峰峰值输出电压纹波和峰值电感电流等参数。功耗预估选项卡显示各高损耗元件的功耗。温度预估选项卡显示与功耗预估选项卡中的损耗相关的各元件温度。功耗和温度计算所使用的参数值中,决定功耗的许多参数取最差情况值,以确保设计稳定可靠。

下一部分显示完整的定制原理图,包括参考名称和引脚编号。

接下来是“材料清单”。其中可能有多个元件可以编辑,其项目编号显示为橙色。点击项目编号可以看到一个列表,它包括符合相关要求,可用于设计的其它元件。列标题因元件类型而异。典型标题包括制造商、产品型号、功耗 (W)、面积(mm2)、高度 (mm)、成本 ($),以及反映元件特征及其在电路中如何工作的其它特性。这样,用户可以继续权衡性能、尺寸和成本,以便全面定制设计。每列都可以排序,从而清楚显示更改元件的量化得失。如果选择新元件ADIsimPower 将利用所选元件重新设计,确保仍能满足所有要求。

材料清单之后是“图形”部分,可能包括效率图、损耗图和闭环传递函数(波特图),所有图形都会显示最低输入电压和最高输入电压两种情况。效率和损耗曲线对应于许多高损耗参数取最差情况值时的损耗。这种最差情况分析一般贯穿于整个ADIsimPower 设计流程。其目的是让用户确信:该工具所提供的设计稳定可靠,能适应所有元件误差、环境温度范围和其它电路变化。这款工具所提供的设计远远超出了基本解决方案的范畴。

在“查看解决方案详情”阶段,每部分的上方均为各种设计标准(最低成本、元件数量、功效和尺寸)的单选按钮。如果选择新的单选按钮,该工具将根据新的设计标准完全重新设计电路,先前所做的所有 BOM 更改也将作废。确定最终设计之后,请点击“构建此解决方案!”。

构建完成设计

本页的第一部分是适合上一阶段所选 IC 的评估板图片。订购评估板和 IC 的链接位于评估板图片右方。图片下面是与整个评估板相对应的原理图。请注意,本部分的原理图与评估板相对应,通常支持许多不同的配置。原理图上,各元件旁边显示元件值和封装符号,这将有助于构建电路板。许多元件都会显示 No Pop,表示此特定设计不需要该元件。原理图下面是材料清单,它同样是适用于评估板。清单会列出所有元件,以便在填充电路板时进行核对。与“查看解决方案”部分的原理图和材料清单相比,本部分的原理图和材料清单可能更长、更复杂,更能代表最终设计。材料清单下面是评估板的顶部装配图、底部装配图和 PCB 所有各层的图片。简言之,本阶段提供构建完成 ADIsimPower 中创建设计所需的一切。

点击相关链接,用户可以将“构建完成设计”和“查看解决方案详情”部分的相关信息下载下来或通过电子邮件发送,内容格式类似于用户在网页上与工具交互时所看到的格式。

器件数据库

ADIsimPower 使用的器件数据库包括 3000 多个唯一产品型号,其中有电感、MOSFET、二极管、电容和电源管理 IC。显然,每种类型的器件都有寄生效应,导致它不能以理想的方式工作。因此,为了获得稳定可靠的电源设计,必须考虑这些影响。虽然许多寄生效应特性都没有在数据手册上得到详尽说明,但 ADIsimPower 的架构师和开发者已从器件制造商那里获得了这些未公布的信息。这款工具考虑的非理想行为包括但不限于:

电容:电容随施加电压的变化 (dC/dV),ESR 随开关频率的变化 (dC/dT)。
电感:内核损耗和集肤效应损耗与开关频率的函数关系。二极管:正向电压随正向电流的变化 (dVf/dI),正向电压随温度的变化 (dVf/dT),寄生电容随施加电压的变化(dC/dV)。

MOSFET:导通电阻随温度的变化 (dRds(on)/dT),导通电阻随所施加的栅极-源极电压的变化 (dRds(on)/dVgs),寄电容(Coss、Crss、Ciss)随施加电压的变化 (dC/dV)。以上只是 ADIsimPower 设计所考虑的许多非理想器件行为中的最一般行为。无论是经常使用 ADIsimPower 的用户,还是初次使用该工具的用户,均会发现其设计结果十分稳定可靠,接近生产水平,符合人们对设计工具的最高期望。

结束语

无论是新手还是专家,均可借助 ADIsimPower 找到特性、性能、集成度和成本的最佳组合 IC,获得最适合特定应用的DC-DC 转换器设计方案。通过“查看所有设计解决方案”部分的智能选型指南,用户可以看到一般需要完成全部设计才能知道的各种方案得失。该工具的第三部分是“查看解决方案详情”,允许用户编辑器件并调整高级特性,从而获得更加稳定可靠、详尽完善的设计。最后阶段是“构建完成设计”,提供构建评估板所需的全部信息,以便评估设计。ADIsimPower是一款与众不同的 DC-DC 电压调节器设计与选型工具,可根据各种独特应用的要求,提供稳定可靠且真正优化的开关控制器、开关调节器和 LDO 设计。

参考文献

1 www.analog.com/en/power-management/products/index.html.
2 http://designtools.analog.com/dtPowerWeb/dtPowerMain.aspx.
3 www.analog.com/en/power-management/switching-regulatorsintegrated-fet-sw....
4 www.analog.com/en/power-management/switching-controllersexternal-switche....
5 www.analog.com/en/power-management/linear-regulators/products/index.html.

作者简介

Matt Kessler [matt.kessler@analog.com] 是电源管理产品应用工程师,隶属位于美国科罗拉多州科林斯堡的客户应用小组,负责为广泛的产品和客户提供技术支持。他也是 ADIsimPower 最早的架构师兼开发者之一。Matt 拥有德克萨斯大学达拉斯分校电子工程学士学位,目前正在攻读科罗拉多州立大学电子工程硕士学位。他于 2007年加入 ADI 公司。

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Strategy Analytics物联网战略研究服务发布的最新研究报告指出,2025年物联网蜂窝设备销售将转变为5G作为主要的空中接口。Strategy Analytics的研究显示,而2017年SimCom和Quectel占据了模块市场的主导地位。

Strategy Analytics预测,4G物联网模块的销量将在三年内达到峰值,5G模块的销售将在2019年缓慢开始;2024是一个关键转折点,因为5G模块销量将超过4G模块。 在整个预测期内,汽车垂直市场将成为物联网蜂窝模块的最大单一消费市场,但到2025年将大幅增加其市场份额。

SimCom是2017年蜂窝物联网模块的全球市场领导者,由于中国市场的推动,其表现明显高于2016年。 Quectel取代Sierra Wireless成为排名第二的供应商,在过去几年中迅速扩张。

Strategy Analytics企业和物联网研究执行总监Andrew Brown表示:“5G的低延迟/高带宽优势将创造更多物联网需要近瞬时通信的用例;同时5G调制解调器预计的10年电池续航能力将允许mMTC(大规模机器类通信),这潜在的使5G调制解调器的寿命与应用程序相匹配。 当然,增长取决于5G网络部署的临界质量,并且在许多情况下,低功耗4G技术(例如LTE Cat M和NB IoT)在中期仍将是完全足够的,而中国供应商的主导和在中国大量的2G部署表明,2G消失的传言一直以来被夸大了。”

Strategy Analytics物联网研究服务高级分析师Matt Wilkins补充说:“蜂窝物联网模块空中接口的不断变化的风格只是终端用户群体在部署物联网时必须面对的挑战之一。 然而,5G的网络切片优势,例如适用于低带宽和高带宽应用,将使5G变得越来越重要。”

About Strategy Analytics

Strategy Analytics, Inc. 是一家全球性的市场研究与咨询机构,为处于信息、通信和娱乐技术融合趋势中的企业就市场动态和行业趋势提供真知灼见,及战略性业务解决方案。Strategy Analytics的总部位于美国波士顿,在北美、欧洲和亚太设有分支机构。公司主要关注新兴技术、无线及移动、智慧家庭、汽车电子相关的市场机会和挑战。详情请访问公司网站www.strategyanalytics.com

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在大多数实验室环境中,信号发生器、频谱分析仪等设备是单端仪器,用于测量高速差分放大器驱动器和转换器的失真。因此,测量放大器驱动器的偶数阶失真(例如二次谐波失真HD2,甚至阶偶数阶交调失真或IMD2)需要额外的器件,如巴伦和衰减器等,作为整体测试设置的一部分,以将单端测试仪器连接到放大器驱动器的差分输入和输出。

今天分享的文章通过不匹配信号的数学知识揭示了相位不平衡的重要性,并说明了相位不平衡如何导致偶数阶产物的增加(即变得更糟糕!)。文中还将展示了几种不同高性能巴伦和衰减器的权衡如何影响被测放大器的性能指标(即HD2和IMD2)。

数学背景 = 耶!

测试具有差分输入的高速器件(如模数转换器、放大器、混频器、巴伦等)时,幅度和相位不平衡是需要理解的重要特性。

当模拟信号链设计使用500 MHz及以上的频率时,必须非常小心,因为所有器件(无论有源还是无源)在频率范围内都有某种固有不平衡。500 MHz并不是一个奇妙的频率点,只是基于经验,这是大多数器件开始偏离相位平衡的地方。根据器件不同,此频率可能比这低得多或高得多。

我们来仔细看看下面的简单数学模型:

图1.具有两个信号输入的数学模型。

考虑ADC、放大器、巴伦等或任何将信号从单端转换为差分(或反之)的器件的输入x(t)。信号对x1(t)和x2(t)是正弦信号,因此差分输入信号具有如下形式:

如果不是这样,就因为这些器件的不平衡量,ADC的偶数阶失真测试结果在工作频率范围内可能会发生显著变化。

ADC或任何有源器件可以简单地建模为对称三阶传递函数:

理想情况下没有不平衡,上述简单系统的传递函数可以建模如下:

x1(t) 和x2(t)完全平衡时,这些信号具有相同幅度(k1= k2= k) ,并且恰好180°错相(φ = 0°)。

对幂运用三角恒等式并收集频率等信息,我们得到:

这是差分电路的常见结果:理想信号的偶次谐波抵消,而奇次谐波没有抵消。

现在假设两个输入信号的幅度不平衡,但没有相位不平衡。这种情况下,k1≠ k2,φ = 0。

把公式7代入公式3,并再次运用幂的三角恒等式。

我们看到公式8中,二次谐波与幅度k1和k2的平方之差成正比,简单来说即:

现在,假设两个输入信号之间相位不平衡,没有幅度不平衡。那么,k1 = k2,φ ≠ 0。

把公式10代入公式3并简化——试试看,您能行的!

从公式11可知,二次谐波幅值与幅度k的平方成正比。

如果回过头比较公式9和公式12,并且假设三角恒等式运用正确,那么可以得出如下结论:二次谐波受相位不平衡影响比受幅度不平衡影响更严重。

原因如下:对于相位不平衡,二次谐波与k1的平方成正比;再看公式12,对于幅度不平衡,二次谐波与k1和k2的平方差成正比,或看公式9。由于k1和k2大致相等,因此这种差异通常很小,特别是如果将其与平方数进行比较!

测试高速放大器

既然我们清除了障碍,接下来看一个使用案例,如图2所示。这是一幅框图,显示了差分放大器实验中常用的HD2失真测试设置。

图2.高速放大器HD2测试设置

乍一看相当简单,但魔鬼隐藏在细节中。图3显示了一组HD2测试结果,其系使用本框图中的所有器件、差分放大器、巴伦、衰减器等得到的。这些测试证明:仅仅用不同方式翻转巴伦方向所导致的细微相位不匹配,便能在HD2扫频中产生不同结果。此设置中有两个巴伦,因此通过颠倒设置一侧或两侧的连接可以创建四种可能的场景。结果如图3所示。

图3.使用供应商1A巴伦和不同巴伦方向测试HD2性能。

图3揭示的HD2失真曲线方差量证明,需要进一步考察巴伦的性能,特别是相位和幅度不平衡。以下两幅图显示了不同制造商的几款巴伦的相位和幅度不平衡。使用网络分析仪来测量不平衡。

图4和图5中的红色曲线对应于图3中用于采集HD2失真数据的实际巴伦。供应商1A的这款巴伦具有最高带宽和良好的通带平坦度,但在同样的10 GHz频率测试带上,相位不平衡比其他巴伦要差。

图4.各种巴伦的相位不平衡

图5.各种巴伦的幅度不平衡

接下来的两幅图代表使用最佳巴伦对HD2失真重新测试的结果,这些巴伦分别来自供应商1B和供应商2B,具有最低相位不平衡,如图6和图7所示。注意,如果有更好的不平衡性能,则HD2失真方差会相应降低,如图7所示。

图6.使用供应商1B巴伦和不同巴伦方向重新测试HD2性能。

图7.使用供应商2B巴伦和不同巴伦方向重新测试HD2性能。

为了进一步说明相位不平衡如何直接影响偶数阶失真性能,图8显示了与前一HD2图相同条件下的HD3失真。请注意,所有四条曲线大致相同,符合预期。因此,如前面的数学推导示例所证明的,HD3失真对信号链中的不平衡不太敏感。

图8.使用供应商2B巴伦和不同巴伦方向测试HD3性能。

到目前为止,应假定输入和输出连接的衰减器焊盘(如图2所示)是静止的,且在巴伦方向测量期间无变化。下图代表图7所示的相同曲线,仅测试供应商2B的巴伦性能,输入和输出之间交换衰减器。这就产生另一组(四条)曲线,如图9中的虚线所示。结果是我们回到了开始的地方,因为这在测试测量中表现出更多的变化。这进一步强调了差分信号对任一侧的少量不匹配在高频率下影响很大。务必详细记录测试条件。

图9.仅使用供应商2B巴伦以及不同巴伦方向和衰减焊盘交换测试HD2性能。

全部抵消

总之,在GHz区域开发全差分信号链时,所有东西都很重要,包括衰减器焊盘、巴伦、电缆、印刷电路板上的走线等。我们已经在数学上和实验室中使用高速差分放大器作为测试平台证明了这一点。因此,在开始责备器件或供应商之前,请在PCB布局和实验室测试期间特别小心。

最后,您可能会问自己,多大相位不平衡是可以容忍的?例如,一个巴伦在x GHz时相位不平衡为x度,它对具体器件或系统有何影响?线性度性能是否会有一定程度的损失或dB衰减?

这是一个很难回答的问题。在理想世界里,如果信号链中的每件东西都完美匹配,那么就不会有偶数阶失真需要担心。其次,如果有一个经验法则或公式来告诉我们每x°的相位不平衡会带来x dB的线性度损失(HD2性能降低),岂不美哉。但是,这不可能。为什么?因为每个器件,无论有源、无源还是差分式,都会有某种固有的相位不匹配。根本没有办法在内部使IC设计实现完美的平衡,或者切割出长度绝对一致的电缆。因此,不论这些不匹配有多小,随着系统使用的频率越来越高,它们都会变得更加突出。

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Gartner研究总监Manjunath Bhat

在“人工智能即将引发世界末日”的说法甚嚣尘上的大环境里,理性的声音很容易被淹没。为此,今年年初,我与同事Matt Cain决定写一篇研究报告,以期在所有喧嚣的“末日悲观论”中发出理智的信号。

在Gartner题为《通过数字化工作场所项目利用人工智能增强人类技能而非取代》的研究报告中,我们重点提出了各企业机构利用人工智能增强人类能力,并进而构筑新型能力、拥抱新工作模式的若干途径。

我们认为,将人工智能引入工作场所的确是一场天翻地覆的转变。在我们为每一个垂直领域提供服务时,这一举动将带来飞跃性改变。但是,究竟发生了哪些变化,而且为什么我们应该加以关注呢?

变化一:人工智能要求工作者更加人性化;讽刺的是,这并非我们想要的。

人工智能其中一个被低估的优势就是它帮助人类从事与生俱来(或者至少应该)擅长的工作,以及支持机器完成其精通的任务。这种“关注点分离”(separation of concerns)导致了一个类似“半人半马”的怪象:一方面增强人类能力,而一方面又将机械性、重复性的任务交由机器完成。

这就是第一个悖论——我们不愿接受这种变化——它将导致我们的工作方式更加人性化。但是,您可能会问原因何在?

这是因为成为“真正的人类”很难做到。这要求具备想象力、移情、好奇心、批判性思维、激情、创造力——您懂的!人性化就要避开例行任务,即:只与生产力相关的任务。人性化需要我们开展创造性工作,这是只能由人类完成的工作。事实上,这些工作是均涉及充分运用个人专长与独特行为(例如:由于上次的愉快体验,您打算走进那家餐馆并依然希望某位服务员提供服务)。

部分原因在于——随着我们逐渐长大,由于标准化教育以及上令下行的就业性质,我们的创造力(大量)消失了。因此,对人类能力的要求越低,我们的生活似乎将更加轻松。如需深入了解详情,请查阅《学校教育是否扼杀了创造力?》(个人愚见,这是迄今最好的TED演讲)。

想象力比知识更重要
——阿尔伯特·爱因斯坦

变化二:人工智能要求人类“从外到内”地看待工作

将设计思维方法应用到我们的工作之中时,需要以退为进,重新思考客户的实际问题,并且确定在哪些场景下机器可以最好地协助人类为客户提供支持。这相当于非常规(需要更高认知能力)与常规(机械、可重复)任务。该方法揭示了第二个悖论——重新设想自己的工作,以期被取代的工作者将难以如愿,但他们会影响所在企业的人工智能战略方向。

变化三:利用人工智能技术补充人类技能将提高决策与流程效率

人工智能引发变革的主要目标之一是要让人类成为“请求-响应链”(request-response chain)内中继信息的中间人。在这种情况下,除了从记录系统中提取数据外,人类贡献的价值很少,因此主要向非中介化发展(参见下图)。

我们应提高人类的作用,借助独一无二的业务与客户知识来提供个性化洞察,同时将提取重复性信息的责任交由基于人工智能的虚拟助理处理。

关于作者

Manjunath (Manju) Bhat 现任Gartner移动与客户端计算团队研究总监,负责为客户提供关于企业移动性各个方面的建议。

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