Lùghdaich an àireamh de phàirtean agus lughdaich farsaingeachd bòrd-cuairte tro amalachadh RF gun uèir

Anns na h-innealan gun uèir an-diugh, tha còrr air leth de na pàirtean air a ’bhòrd cuairteachaidh nan innealan RF analog. Mar sin, is e dòigh èifeachdach air farsaingeachd a ’bhùird cuairteachaidh agus caitheamh cumhachd a lughdachadh a bhith a’ dèanamh barrachd aonachadh RF air sgèile mhòr agus a ’leasachadh a dh’ ionnsaigh ìre ìre siostaim. Tha am pàipear seo a ’toirt a-steach inbhe leasachaidh amalachadh RF, agus a’ cur air adhart cuid de fhrith-bhualaidhean agus fhuasglaidhean air cuid de na duilgheadasan sin.

O chionn beagan bhliadhnaichean, bha a ’mhargaidh fòn ceallaichte fo smachd fònaichean aon-mhodh aon chòmhlan agus bann dùbailte, agus cha robh an teicneòlas a chaidh a chleachdadh ach ??? Cùm còmhlan cealla no dhà gu h-iomlan ??? Thathas a ’gabhail ris an aon dhòigh atharrachaidh, sgeama ruigsinneachd ioma-seanail agus protocol anns a’ chòmhlan tricead grèim. An coimeas ri sin, tha dealbhadh ginealach ùr an-diugh de fhònaichean cealla mòran nas iom-fhillte agus is urrainn dhaibh ioma-chòmhlan agus ioma-mhodh a thoirt seachad ??? Tha lìonra sgìre pearsanta Bluetooth aige, suidheachadh GPS agus gnìomhan eile, agus tha gnìomhan faighinn UWB agus Tbh air tòiseachadh a ’nochdadh. A bharrachd air an sin, tha tagraidhean leithid geamannan, ìomhaighean, claisneachd agus bhidio air fàs gu math cumanta ann am fònaichean-làimhe.

Tha fòn gun uèir a ’fàs mar inneal iom-fhillte ris an canar ionad dibhearsain pearsanta inneal-làimhe. Tha an gluasad leasachaidh a ’leantainn air adhart a’ toirt barrachd dhùbhlain dha luchd-dealbhaidh. Ged a tha iad air an coimeas ri fònaichean-làimhe aig nach eil ach gnìomh guth, tha an ginealach ùr de fhònaichean-làimhe air a dhol suas gu mòr ann an giullachd conaltraidh, giullachd tagraidh, an àireamh de eadar-aghaidh RF agus comas cuimhne aonaichte, tha luchd-cleachdaidh fhathast an dùil gum bi meud nas lugha, cumadh sgiobalta, ìosal aig fònaichean-làimhe. taisbeanadh prìs agus dath mòr, Faodaidh e ùine stad agus labhairt a thoirt seachad coltach ri fònaichean guth traidiseanta. Le bhith a ’cumail suas meud iomlan agus caitheamh cumhachd a th’ ann, ach a ’toirt air a’ ghnìomh àrdachadh gu h-obann, agus aig an aon àm a ’cumail cosgais iomlan an t-siostaim gun atharrachadh, tha iad sin uile nan duilgheadasan mòra do dhealbhadairean an t-siostaim.

Gu follaiseach, tha an duilgheadas a ’toirt a-steach gach pàirt de dhealbhadh an t-siostaim gu lèir, a bharrachd air solaraichean a h-uile conaltradh gun uèir agus susbaint dibhearsain. Is e aon raon a tha gu sònraichte èifeachdach ann a bhith a ’lughdachadh farsaingeachd bùird agus caitheamh cumhachd am pàirt RF de dhealbhadh siostam gun uèir. Tha seo air sgàth gu bheil ann am fòn-làimhe àbhaisteach an latha an-diugh, tha còrr air leth de na pàirtean air a ’bhòrd nan co-phàirtean RF analog, a tha le chèile a’ dèanamh suas 30-40% de raon a ’bhùird gu lèir, leithid siostaman Bluetooth RF leithid GPS agus WLAN cuideachd gu mòr. àrdaich na riatanasan airson àite.

Is e am fuasgladh barrachd aonachadh RF mòr-sgèile a dhèanamh agus mu dheireadh leasachadh gu bhith na chip ìre siostam làn-amalaichte. Bidh cuid de luchd-dealbhaidh a ’cur luchd-tionndaidh analog-gu-didseatach a-steach don antenna gus an àite bùird cuairte iomlan a tha riatanach airson gnìomhan RF a lughdachadh. Nuair as urrainn do theicneòlas amalachaidh semiconductor barrachd ghnìomhan a thoirt a-steach ann an aon inneal, thèid an àireamh de dh ’innealan air leth agus àite a’ bhùird cuairteachaidh a thèid a chleachdadh gus na h-innealan sin a ghabhail a-steach a lughdachadh a rèir sin. Mar a bhios an gnìomhachas a ’gluasad a dh’ ionnsaigh amalachadh ìre ìre siostaim, cumaidh luchd-dealbhaidh air adhart a ’lorg theicneòlasan ùra gus coinneachadh ris a’ chron eadar iom-fhillteachd RF nas àirde agus beatha bataraidh nas fhaide ann an innealan beaga gun uèir.

Inbhe leasachaidh de amalachadh RF

Nochd leasachadh cudromach de amalachadh RF timcheall air dà bhliadhna air ais. Aig an àm sin, le leasachadh teicneòlas RF agus modem baseband didseatach ga dhèanamh comasach innealan superheterodyne RF a chuir an àite innealan-glacaidh tionndaidh sìos ann am fònaichean-làimhe gun uèir. Bidh innealan RF Superheterodyne a ’cleachdadh measgairean multistage, sìoltachain agus oscillators ioma-bholtachd (VCOs), a tha air an deagh chleachdadh airson grunn bhliadhnaichean, ach faodaidh aonachadh innealan RF tionndadh tricead dìreach lùghdachadh mòr a thoirt air an àireamh iomlan de phàirtean GSM RF. Aig deireadh nan 1990an, bha fo-shiostam RF àbhaisteach superheterodyne còmhlain a ’toirt a-steach PA, tionndadh antenna, LDO, comharra beag RF agus vctcxo, a dh’ fheumadh timcheall air 200 inneal air leth; An-diugh, is urrainn dhuinn siostam tionndaidh tricead dìreach a dhealbhadh le ceithir gnìomh bann, a tha ag amalachadh criathrag lùb VCO, VCXO agus PLL, ach tha an àireamh de phàirtean aige nas lugha na 50. Figear 1: ceithir bann transceiver GSM le amalachadh àrd.

Mar eisimpleir, tha an transceiver trf6151 (Figear 1) de Texas Instruments airson GSM a ’toirt a-steach riaghladair bholtachd air-chip, sianal VCO agus VCO, smachd cumhachd PA, lorg bacadh iomall criathrag lùb PLL, smachd ceum air cheum LNA agus VCXO.

Do luchd-dealbhaidh, bidh amalachadh adhartach a ’cuideachadh le bhith a’ faighinn thairis air cuid de dhuilgheadasan mòra ann an RF gun uèir, agus am measg sin am fear as bunaitiche tha solar cumhachd DC agus riaghladh an transceiver. Rè gairm, bidh bholtachd a ’bhataraidh ag atharrachadh le atharrachadh teòthachd agus ùine. A bharrachd air an sin, bidh an ceangal fuaim bho solar cumhachd TX VCO agus Rx VCO cuideachd a ’toirt buaidh air coileanadh an t-siostam gu lèir. Mar sin, tha duilgheadas aig luchd-dealbhaidh mar a dh ’fhuasglas iad riaghladair bòrd cuairteachaidh RF agus na pàirtean fulangach as co-cheangailte. Tha a bhith ag amalachadh nan innealan sin a-steach don transceiver RF a ’ciallachadh gur e an aon phàirt a-muigh a tha a dhìth capacitor decoupling sìmplidh, a tha ceangailte gu dìreach ris an t-solar cumhachd, a tha chan e a-mhàin a’ sìmpleachadh an dealbhadh, ach cuideachd a ’sàbhaladh àite a’ bhùird chuairt.

Is e dùbhlan eile airson dealbhadairean RF raon gleusaidh VCO agus ùine glasaidh. Anns a h-uile dealbhadh analog VCO. Leis gu bheil e gu tric riatanach gus an ùine glasaidh agus an raon gleusaidh a chothromachadh, mar as trice thèid an criathrag lùb a chuir taobh a-muigh a ’chip. Aig amannan, faodar seo fhuasgladh ann an smachd bathar-bog air raon gleusaidh VCO. Ach, tha an dòigh seo a ’cur air adhart riatanasan ghoireasan a bharrachd airson leasachadh iomlan fòn. Nuair a thèid an gnìomh gleusaidh didseatach a thoirt a-steach don VCO agus faodaidh e fèin-calibration a thoirt seachad, gheibhear raon gleusaidh leudaichte, agus faodar an eileamaid sìoltachaidh lùb a chuir anns a ’chip. Gu follaiseach, faodaidh an sgeama seo leigeil le innleadairean dealbhaidh an obair aca a dhèanamh nas sìmplidhe.

Gus an smachd cumhachd tar-chuir fhaighinn a dh ’fheumas an siostam GSM, bidh luchd-saothrachaidh PA sa chumantas a’ toirt a-steach a ’ghnìomh seo anns a’ mhodal amplifier cumhachd (PAM). Mar as trice tha an rianadair cumhachd air a dhèanamh suas de mhìltean de gheataichean CMOS didseatach, a tha air an dèanamh ann an sliseag neo-eisimeileach ann am PAM. Meudaichidh an eileamaid seo cosgais PAM le US $ 0.30 ~ 0.40. Le bhith a ’fighe a-steach an gnìomh seo ann an innealan RF leigidh seo do luchd-saothrachaidh GaAs PAM gun a bhith a’ ceannach chuairtean didseatach CMOS agus gan stàladh a-steach do PAM. Airson OEM a ’dèanamh mìltean de thoraidhean gach mìos, le bhith a’ toirt air falbh a ’phàirt iomarcach seo lughdaichidh iad a’ chosgais aca gu mòr.

Is e raon eile far am faod amalachadh adhartach sàbhalaidhean mòra a thoirt seachad VCXO. San àm a dh ’fhalbh, chaidh modalan vctcxo daor a cheannach agus a dhealbhadh ann an innealan RF mar phàirtean air leth. Mar sin, faodaidh a bhith a ’toirt a-steach pàirtean cumanta de mhodalan vctcxo a-steach do innealan RF cosgaisean agus duilgheadasan dealbhaidh co-cheangailte a lughdachadh. A ’cleachdadh trf6151, chan fheumar ach criathrag agus varactor aig prìs ìseal gus gnìomh vctcxo a choileanadh.

A dh ’aindeoin na h-aonachadh agus an sìmpleachadh dealbhaidh sin, tha roghainnean duilich fhathast aig innleadairean dealbhaidh RF, aon dhiubh cugallachd a-steach agus caitheamh cumhachd Rx. Tha fios againn mar as motha an sruth a thèid a chleachdadh ann an dealbhadh amplifier fuaim ìosal (LNA), is ann as ìsle a bhios na feartan fuaim iomlan. Feumaidh an innleadair dealbhaidh buidseat cumhachd iomlan a ’ghlacadair a dhearbhadh agus riatanasan ìre cugallachd a’ ghlacadair. Ach, chan eil am fuaim a ’lùghdachadh le lughdachadh cumhachd. Gu dearbh, tha e an taobh eile. Mar sin, ged as urrainn dha sònrachadh àbhaisteach GSM a choileanadh, feumaidh luchd-dealbhaidh faighneachd dhaibh fhèin an fhiach e a ’phrìs ann an caitheamh cumhachd a phàigheadh ​​gus ìre cugallachd sònraichte a choileanadh. Tha a ’cheist seo cuideachd a’ mìneachadh carson a tha e riatanach do innleadairean dealbhaidh agus luchd-saothrachaidh IC co-obrachadh gu dlùth sa phròiseas dealbhaidh gu lèir. Faodaidh na beachdan air ais bho innleadairean dealbhaidh luchd-saothrachaidh IC a stiùireadh gus seirbheis nas fheàrr a thoirt don ghnìomhachas gun uèir nuair a bhios iad a ’leasachadh toraidhean RF san àm ri teachd.

A ’leasachadh a dh’ ionnsaigh SOC

Tha lughdachadh cosgais, cumhachd agus iom-fhillteachd siostaman gun uèir glè chudromach gus coinneachadh gu soirbheachail ri riatanasan amalachadh an t-siostaim. Ach, tha leasachadh fuasglaidhean aonachaidh àrd airson fònaichean-làimhe ag iarraidh air a ’ghnìomhachas semiconductor faighinn thairis air cnapan-starra teicnigeach iom-fhillte. Is ann ainneamh a bhios luchd-dealbhaidh a ’cur dragh air cuid de na cnapan-starra sin, seach nach eil mòran dhiubh ag iarraidh faighinn a-mach ciamar a thèid innealan SOC a dhèanamh, Cho fad‘ s as urrainn dhaibh an coileanadh a tha a dhìth a thoirt seachad. Mar sin, feumar tuigse sgiobalta a bhith agad air cuid de theicneòlasan pròiseas, a bheir buaidh air comas agus cothrom innealan a tha air an cleachdadh ann an amalachadh fòn cealla.

Tha grunn sgeamaichean ion-dhèanta ann airson amalachadh siostam dealanach RF fòn-làimhe. An toiseach, faodar ailtireachd RF traidiseanta a chuir an gnìomh ann am pròiseas bipolar no BiCMOS a tha an ìre mhath sìmplidh a ’cleachdadh teicneòlas traidiseanta. Faodar a ’chip RF mu dheireadh a cho-chruinneachadh le gnìomhan loidsig didseatach fòn-làimhe a’ cleachdadh teicneòlas pacaidh ioma-chip (teicneòlas pacaidh ìre siostaim). Ged a tha mòran bhuannachdan aig an teicneòlas seo, leithid a bhith a ’cleachdadh modhan dealbhaidh RF eòlach agus pròiseasan agus teicneòlasan aibidh, tha e duilich malairt a dhèanamh air sgàth cosgais àrd agus toradh innealan deuchainn.

A bharrachd air an sin, gheibhear amalachadh siostam dealanach fòn-làimhe cuideachd le pròiseas adhartach wafer BiCMOS (SiGe). Ach, leis gu feum giollachd innealan SiGe HBT pròiseas lithography a bharrachd, bidh feum aig a ’chip mu dheireadh air cosgais a bharrachd. Aig an aon àm, seach nach urrainn do theicneòlas SiGe BiCMOS am pròiseas lithography as adhartaiche a chleachdadh, mar as trice bidh pròiseas BiCMOS a ’laighe air cùl pròiseas adhartach CMOS didseatach. Bheir iad sin cuideam mòr gus feartan fònaichean-làimhe àrdachadh agus cosgaisean a lughdachadh. Cha ghabh a fhuasgladh le ro-innleachd pròiseas wafer sìmplidh, oir chan urrainn don teicneòlas seo loidsig an t-siostaim no pàirt didseatach a chumail aig a ’phrìs as ìsle a ghabhas dèanamh an-còmhnaidh. Mar sin, chan e deagh roghainn a th ’ann amalachadh monolithic de dhreuchd baseband siostam RF pàirt ann am BiCMOS (no SiGe).

Is e am fuasgladh mu dheireadh air am faodar beachdachadh: amalachadh RF ann an CMOS, a tha cuideachd a ’coinneachadh ri dùbhlain mhòra. Ged a tha grunn dhealbhaidhean RF ceallaichte CMOS ann, tha na dealbhaidhean sin stèidhichte gu ìre mhòr air gnìomhan analog. Tha e duilich measgairean analog, sìoltachain agus amplifiers a chuir an gnìomh le teicneòlas CMOS, agus mar as trice tha an caitheamh cumhachd nas motha na sgeama SiGe BiCMOS. Le leasachadh teicneòlas pròiseas, tha ìre le ìre CMOS a ’fàs nas ìsle agus nas ìsle, a tha a’ dèanamh dealbhadh analog nas duilghe. Anns an ìre thràth de bhith a ’leasachadh phròiseasan ùra, mar as trice chan urrainn do mhodaladh innealan agus inbheachd pròiseas coinneachadh ri riatanasan modaladh paramadair àrd-chruinneas a tha riatanach airson dealbhadh modal analog. Ach, tha an ailtireachd didseatach CMOS RF a chaidh a leasachadh o chionn ghoirid a ’dèanamh amalachadh CMOS monolithic nas tarraingiche.

Bidh na fuasglaidhean sin cuideachd a ’stiùireadh a’ ghnìomhachais semiconductor oir tha luchd-saothrachaidh a ’sireadh fuasglaidhean chip ìre siostam RF aig prìs ìosal. Ged a tha duilgheadasan aig gach sgeama amalachaidh, tha e na iongnadh gu dearbh gum faod amalachadh phàirtean RF ìre cho àrd a ruighinn. Le bhith a ’faighinn thairis air na duilgheadasan sin gabhaidh ceum mòr air adhart ann an dealbhadh fònaichean-làimhe gun uèir agus suidhichidh e an stiùireadh airson barrachd amalachaidh a dh’ aithghearr.

Co-dhùnadh am pàipear seo

Tha mòran dhuilgheadasan ann fhathast ann an amalachadh RF. Tha riatanasan coileanaidh teann mu choinneimh gach inneal RF de fhòn-làimhe ùr-nodha. Tha an riatanas cugallachd timcheall air – 106dbm (106db fo 1 MW) no nas àirde, agus chan eil an ìre fhreagarrach ach beagan de mhicrovolts; A bharrachd air an sin, bu chòir roghnaidheachd, is e sin, comas diùltadh an t-seanail feumail don chòmhlan tricead a tha faisg air làimh (ris an canar gu tric bacadh), a bhith ann an òrdugh 60dB; A bharrachd air an sin, feumaidh oscillator an t-siostaim obrachadh fo fhuaim ìre glè ìosal gus casg a chuir air lùth a tha a ’bacadh a dhol a-steach don chòmhlan faighinn. Tha amalachadh RF gu math duilich air sgàth cho tric agus a tha riatanasan coileanaidh fìor dhoirbh.

Tha a bhith a ’giullachd inbhe ioma-tricead a’ toirt fìor dhùbhlan don tricead SOC gu lèir. Thathas an dòchas an excitation a thig bho sgaoileadh chomharran bann a lughdachadh. Tha susbaint amalachadh didseatach RF tòrr a bharrachd na bhith a ’cur iomadh pàirt RF ann an aon chip. Tha feum air ailtireachd ùr de roinneadh bathar-cruaidh.

Do dhealbhadairean siostaim, faodaidh na h-innealan semiconductor sìmplidh, làn-aonaichte agus cosg-èifeachdach a th ’ann an-dràsta lùghdachadh mòr a thoirt air iom-fhillteachd dealbhaidh. Aig an aon àm, faodaidh iad feartan innealan gun uèir a shaidhbhreachadh agus meud an t-siostaim, beatha bataraidh agus cosgais a chumail gun atharrachadh. Faodaidh na h-innealan RF fìor aonaichte ùr cuideachd cuir às do chuid de chonnspaidean ann an dealbhadh gun uèir agus ùine luachmhor innleadairean a shàbhaladh.