Laghdaigh líon na gcomhpháirteanna agus laghdaigh achar na ciorcad trí chomhtháthú RF gan sreang

I bhfeistí gan sreang an lae inniu, is feistí analógacha RF iad níos mó ná leath de na comhpháirteanna ar an gclár ciorcad. Dá bhrí sin, bealach éifeachtach chun limistéar an bhoird chiorcaid agus tomhaltas cumhachta a laghdú is ea comhtháthú RF ar mhórscála a dhéanamh agus forbairt i dtreo sliseanna leibhéal an chórais. Tugann an páipéar seo stádas forbartha an chomhtháthaithe RF isteach, agus cuireann sé roinnt frithbhearta agus réitigh ar chuid de na fadhbanna seo chun cinn.

Cúpla bliain ó shin, bhí fóin aonmhód banda aonair agus dé-bhanda faoi cheannas an mhargaidh teileafóin cheallacha, agus ní raibh sa teicneolaíocht a úsáideadh ach ??? Coinnigh banda ceallacha amháin nó dhó san iomlán ??? Glactar leis an modh modhnóireachta céanna, an scéim rochtana il-chainéil agus an prótacal sa bhanda minicíochta gabháltais. I gcodarsnacht leis sin, tá dearadh ghlúin nua an lae inniu d’fhóin cheallacha i bhfad níos casta agus féadann sé il-bhanda agus ilmhód a sholáthar ??? Tá líonra limistéar pearsanta Bluetooth aige, suíomh GPS agus feidhmeanna eile, agus tá feidhmeanna glactha UWB agus teilifíse ag tosú le feiceáil. Ina theannta sin, tá feidhmchláir ar nós cluichí, íomhánna, fuaime agus físe an-choitianta i bhfóin phóca.

Is gléas casta é teileafón gan sreang ar a dtugtar ionad siamsaíochta pearsanta ríomhaire boise. Leanann a threocht forbartha ag tabhairt níos mó dúshlán do dhearthóirí. Cé go gcuirtear i gcomparáid iad le fóin phóca nach bhfuil ach feidhm ghutha acu, tá méadú suntasach tagtha ar an nglúin nua d’fhóin phóca i bpróiseáil cumarsáide, i bpróiseáil feidhmchlár, i líon na gcomhéadan RF agus i gcumas cuimhne comhtháite, tá úsáideoirí fós ag súil go mbeidh toirt níos lú, cruth sruthlínithe, íseal ag fóin phóca. praghas agus taispeáint mór dathanna, Is féidir leis am fuireachais agus cainte a sholáthar cosúil le fóin ghutha traidisiúnta. An méid foriomlán agus an tomhaltas cumhachta atá ann a choinneáil, ach an fheidhm a mhéadú go heaspónantúil, agus costas iomlán an chórais a choinneáil gan athrú, cruthaíonn siad seo go léir fadhbanna do dhearthóirí an chórais.

Ar ndóigh, baineann an fhadhb le gach cuid de dhearadh an chórais iomláin, chomh maith le soláthraithe gach ábhar cumarsáide agus siamsaíochta gan sreang. Réimse amháin atá éifeachtach go háirithe maidir le limistéar an bhoird agus tomhaltas cumhachta a laghdú is ea an chuid RF de dhearadh an chórais gan sreang. Tá sé seo amhlaidh i ngnáthfhón póca an lae inniu, is comhpháirteanna analógacha RF iad níos mó ná leath de na comhpháirteanna ar an gclár, arb ionann iad agus 30-40% d’achar iomlán an bhoird, mar shampla córais RF Bluetooth mar GPS agus WLAN. na riachtanais maidir le spás a mhéadú.

Is é an réiteach ná níos mó comhtháthaithe RF ar mhórscála a dhéanamh agus, ar deireadh, a fhorbairt ina sliseanna leibhéal córais lán-chomhtháite. Cuireann roinnt dearthóirí tiontairí analógacha go digiteacha san aeróg chun an spás iomlán bord ciorcad a theastaíonn le haghaidh feidhmeanna RF a laghdú. Nuair is féidir le teicneolaíocht lánpháirtithe leathsheoltóra níos mó feidhmeanna a chomhtháthú in aon ghaireas amháin, laghdófar líon na bhfeistí scoite agus an spás cláir chiorcaid a úsáidtear chun freastal ar na gairis seo dá réir. De réir mar a ghluaiseann an tionscal i dtreo comhtháthú sliseanna ar leibhéal an chórais, leanfaidh dearthóirí de theicneolaíochtaí nua a aimsiú chun an contrárthacht idir castacht RF níos airde agus saolré ceallraí níos faide i bhfeistí beaga gan sreang a chomhlíonadh.

Stádas forbartha ar chomhtháthú RF

Bhí forbairt thábhachtach ar chomhtháthú RF le feiceáil thart ar dhá bhliain ó shin. Ag an am sin, de bharr fhorbairt na teicneolaíochta RF agus an mhodem baseband digiteach, bhí sé indéanta glacadóirí tiontaithe díreacha a chur in ionad fóin phóca gan sreang in ionad feistí RF superheterodyne. Baineann feistí RF Superheterodyne úsáid as meascthóirí ilteangacha, scagairí agus ascalaithe rialaithe iolracha voltais (VCOanna), a úsáideadh go maith le blianta fada, ach is féidir le comhtháthú feistí RF tiontaithe minicíochta dírí líon iomlán na gcomhpháirteanna RF GSM a laghdú go mór. Ag deireadh na 1990idí, áiríodh le fochóras RF banda superheterodyne tipiciúil PA, lasc antenna, LDO, comhartha beag RF agus vctcxo, a raibh thart ar 200 feiste scoite ag teastáil uathu; Sa lá atá inniu ann, is féidir linn córas tiontaithe minicíochta dírí a dhearadh le ceithre fheidhm banda, a chomhtháthaíonn scagaire lúb VCO, VCXO agus PLL, ach tá a líon comhpháirteanna níos lú ná 50. Fíor 1: transceiver GSM ceithre bhanda le comhtháthú ard.

Mar shampla, cuimsíonn an transceiver trf6151 (Fíor 1) de Texas Instruments do GSM rialtóir voltais ar sliseanna, cainéal VCO agus VCO, rialú cumhachta PA, braiteadh seachfhreastalaithe scagaire lúb PLL, rialú céim ar chéim gnóthachan LNA agus VCXO.

Maidir le dearthóirí, cabhraíonn ard-chomhtháthú le roinnt fadhbanna móra i RF gan sreang a shárú, agus an ceann is bunúsaí ná soláthar cumhachta DC agus rialáil an transceiver. Le linn glao, athróidh voltas na ceallraí leis an athrú teochta agus ama. Ina theannta sin, beidh tionchar ag an gcúpláil torainn ó sholáthar cumhachta TX VCO agus Rx VCO ar fheidhmíocht an chórais iomláin. Dá bhrí sin, tá an fhadhb ag dearthóirí maidir le conas rialtóir bord ciorcad RF agus na comhpháirteanna éighníomhacha is mó a bhaineann leo a réiteach. Trí na gairis seo a chomhtháthú sa transceiver RF, is é an t-aon chomhpháirt sheachtrach atá ag teastáil ná toilleoir díchúplála simplí, atá ceangailte go díreach leis an soláthar cumhachta, a shimplíonn an dearadh ní amháin ach a shábhálann spás an bhoird chiorcaid freisin.

Dúshlán eile do dhearthóirí RF is ea raon tiúnadh VCO agus am glasála. I ngach dearadh analógach VCO. Toisc gur gá go minic an t-am glasála agus an raon tiúnadh a chothromú, is gnách go gcuirtear an scagaire lúb lasmuigh den sliseanna. Uaireanta, is féidir é seo a réiteach i rialú bogearraí raon tiúnadh VCO. Mar sin féin, cuireann an modh seo riachtanais bhreise acmhainní ar aghaidh d’fhorbairt fhoriomlán an teileafón. Nuair a chuirtear an fheidhm tiúnadh digiteach san áireamh sa VCO agus nuair is féidir léi féin-chalabrú a sholáthar, is féidir raon tiúnadh leathnaithe a fháil, agus is féidir an eilimint scagaire lúb a chur sa sliseanna. Ar ndóigh, is féidir leis an scéim seo innealtóirí dearaidh a chumasú chun a gcuid oibre a shimpliú.

D’fhonn an rialú cumhachta tarchuradóra a theastaíonn ón gcóras GSM a fháil, is gnách go n-áiríonn monaróirí PA an fheidhm seo sa mhodúl aimplitheoir cumhachta (PAM). De ghnáth bíonn an rialtóir cumhachta comhdhéanta de suas le mílte geata digiteach CMOS, a dhéantar i sliseanna neamhspleách i PAM. Méadóidh an eilimint seo costas PAM faoi US $ 0.30 ~ 0.40. Cuirfidh an fheidhm seo a chomhtháthú i bhfeistí RF ar chumas déantúsóirí GaAs PAM gan ciorcaid dhigiteacha CMOS a cheannach agus iad a shuiteáil i PAM. Maidir le OEM a tháirgeann na mílte táirge gach mí, laghdófar a gcostas go mór má dhéantar an chomhpháirt iomarcach seo a bhaint.

Réimse eile inar féidir coigilteas suntasach a dhéanamh is ea VCXO. San am atá caite, ceannaíodh agus dearadh modúil daor vctcxo i bhfeistí RF mar chomhpháirteanna scoite. Dá bhrí sin, má ionchorpraítear comhpháirteanna coitianta de mhodúil vctcxo i bhfeistí RF, féadfar costais agus fadhbanna dearaidh gaolmhara a laghdú. Ag baint úsáide as trf6151, ní theastaíonn ach criostail agus varactor ar chostas íseal chun feidhm vctcxo a chur i gcrích.

In ainneoin na simplithe comhtháthaithe agus dearaidh seo, tá roghanna deacra fós le sárú ag innealtóirí dearaidh RF, agus íogaireacht ionchuir agus tomhaltas cumhachta Rx ar cheann acu. Is eol dúinn, dá mhéad an sruth a úsáidtear i ndearadh aimplitheoir torainn íseal (LNA), is ísle na tréithe torainn foriomlána. Caithfidh an t-innealtóir dearaidh buiséad cumhachta iomlán an ghlacadóra agus riachtanais leibhéal íogaireachta an ghlacadóra a chinneadh. Mar sin féin, ní laghdaíonn an torann le laghdú na cumhachta. Go deimhin, is a mhalairt atá i gceist. Dá bhrí sin, cé gur féidir leis sonraíocht chaighdeánach GSM a chomhlíonadh, is minic go gcaithfidh dearthóirí fiafraí díobh féin an fiú an praghas i dtomhaltas cumhachta a íoc chun leibhéal íogaireachta áirithe a bhaint amach. Mínítear sa cheist seo freisin an fáth gur gá d’innealtóirí dearaidh agus do mhonaróirí IC comhoibriú go dlúth sa phróiseas dearaidh iomlán. Féadann an t-aiseolas ó innealtóirí dearaidh déantúsóirí IC a threorú chun freastal níos fearr ar an tionscal gan sreang agus táirgí RF sa todhchaí á bhforbairt.

Ag forbairt i dtreo SOC

Tá sé an-tábhachtach costas, cumhacht agus castacht na gcóras gan sreang a laghdú chun riachtanais chomhtháthú an chórais a chomhlíonadh go rathúil. Mar sin féin, éilíonn forbairt réitigh ard-chomhtháthaithe d’fhóin phóca don tionscal leathsheoltóra constaicí teicniúla casta a shárú. Is annamh a bhíonn dearthóirí i gceist le cuid de na constaicí seo, toisc nach dteastaíonn ó go leor acu a fháil amach conas a dhéantar feistí SOC, Chomh fada agus is féidir leo an fheidhmíocht riachtanach a sholáthar. Dá bhrí sin, is gá tuiscint thapa a bheith agat ar roinnt teicneolaíochtaí próisis, a rachaidh i bhfeidhm ar chumas agus infhaighteacht na bhfeistí a úsáidtear i gcomhtháthú fón póca.

Tá roinnt scéimeanna indéanta ann chun córas leictreonach RF fón póca a chomhtháthú. Ar dtús, is féidir ailtireacht thraidisiúnta RF a chur i bhfeidhm i bpróiseas bipolar nó BiCMOS réasúnta simplí agus teicneolaíocht thraidisiúnta á húsáid. Is féidir an sliseanna RF deiridh a chur le chéile le feidhmeanna loighic dhigiteacha fón póca ag baint úsáide as teicneolaíocht phacáistithe il-sliseanna (teicneolaíocht phacáistithe ar leibhéal an chórais). Cé go bhfuil go leor buntáistí ag baint leis an teicneolaíocht seo, mar shampla modhanna dearaidh RF eolacha agus próisis agus teicneolaíochtaí aibí a úsáid, tá sé deacair tráchtálú mar gheall ar ardchostas agus toradh na bhfeistí tástála.

Ina theannta sin, is féidir comhtháthú an chórais leictreonaigh fón póca a fháil trí ardphróiseas wafer BiCMOS (SiGe). Mar sin féin, toisc go dteastaíonn próiseas breise liteagrafaíochta chun feistí SiGe HBT a phróiseáil, beidh costas breise ag teastáil ón sliseanna deiridh. Ag an am céanna, toisc nach féidir le teicneolaíocht SiGe BiCMOS an próiseas liteagrafaíochta is úire a úsáid, is gnách go mbíonn próiseas BiCMOS taobh thiar den ardphróiseas digiteach CMOS. Tabharfaidh siad seo brú mór tréithe na bhfón póca a mhéadú agus costais a laghdú. Ní féidir í a réiteach le straitéis phróisis shimplí wafer, toisc nach féidir leis an teicneolaíocht seo loighic an chórais nó an chuid dhigiteach a choinneáil ag an bpraghas is ísle is féidir i gcónaí. Dá bhrí sin, ní rogha mhaith é comhtháthú monolithic de fheidhm RF bonnbhanda córais i BiCMOS (nó SiGe).

Is é an réiteach deiridh is féidir a mheas ná comhtháthú RF i CMOS, a bhfuil dúshláin mhóra os a chomhair freisin. Cé go bhfuil roinnt dearaí RF ceallacha CMOS ann, tá na dearaí seo bunaithe den chuid is mó ar fheidhmeanna analógacha. Tá sé deacair meascthóirí analógacha, scagairí agus aimplitheoirí le teicneolaíocht CMOS a chur i bhfeidhm, agus is gnách go mbíonn an tomhaltas cumhachta níos mó ná scéim SiGe BiCMOS. Le forbairt na teicneolaíochta próisis, tá leibhéal rátáilte CMOS ag dul níos ísle agus níos ísle, rud a fhágann go bhfuil dearadh analógach níos deacra. Go luath i bhforbairt phróisis nua, de ghnáth ní féidir le samhaltú feistí agus aibíocht phróisis na riachtanais a bhaineann le samhaltú paraiméadar ardchruinneas a theastaíonn le haghaidh dearadh modúl analógach a chomhlíonadh. Mar sin féin, déanann an ailtireacht dhigiteach CMOS RF a forbraíodh le déanaí comhtháthú monolithic CMOS a dhéanamh níos tarraingtí.

Cuireann na réitigh seo an tionscal leathsheoltóra chun cinn freisin de réir mar a bhíonn déantúsóirí ag lorg réitigh sliseanna leibhéal RF ar chostas íseal. Cé go bhfuil deacrachtaí ag gach scéim lánpháirtithe, is ábhar iontais é go deimhin gur féidir le comhtháthú comhpháirteanna RF leibhéal chomh hard sin a bhaint amach. Glacfaidh sé céim mhór chun tosaigh i ndearadh fóin phóca gan sreang chun na deacrachtaí seo a shárú agus leagfaidh sé an treo le haghaidh comhtháthú níos mó go luath.

Conclúid an pháipéir seo

Tá go leor deacrachtaí ann fós maidir le comhtháthú RF. Tá dianriachtanais feidhmíochta os comhair gach feiste RF d’fhón póca nua-aimseartha. Tá an riachtanas íogaireachta thart ar – 106dbm (106db faoi bhun 1 MW) nó níos airde, agus níl sa leibhéal comhfhreagrach ach cúpla micreavoltach; Ina theannta sin, ba cheart go mbeadh roghnaíocht, is é sin, cumas diúltaithe an chainéil úsáideach don bhanda minicíochta cóngarach (dá ngairtear blocáil de ghnáth) thart ar 60dB; Ina theannta sin, éilítear ar oscillator an chórais oibriú faoi thorann céim an-íseal chun cosc ​​a chur ar fhuinneamh blocála fillte dul isteach sa bhanda glactha. Tá comhtháthú RF an-deacair mar gheall ar na riachtanais feidhmíochta an-ard agus an-éilitheach.

Is dúshlán mór é minicíocht iomlán SOC an caighdeán ilmhinicíochta a phróiseáil. Táthar ag súil go laghdófar an excitation a ghineann tarchur comhartha banda. Tá i bhfad níos mó i gceist le comhtháthú digiteach RF ná ilchomhpháirteanna RF a chur i sliseanna amháin. Teastaíonn ailtireacht nua maidir le comhroinnt crua-earraí.

Maidir le dearthóirí córais, is féidir leis na feistí leathsheoltóra simplí, an-chomhtháite agus éifeachtach ó thaobh costais atá ann faoi láthair castacht an dearaidh a laghdú go mór. Ag an am céanna, is féidir leo tréithe feistí gan sreang a shaibhriú agus méid an chórais, saol na ceallraí agus an costas a athrú gan athrú. Féadann na feistí RF ard-chomhtháite nua deireadh a chur le roinnt díospóidí i ndearadh gan sreang agus am luachmhar innealtóirí a shábháil.