Diminye kantite eleman yo epi redwi zòn nan kous Komisyon Konsèy atravè entegrasyon RF san fil

Nan aparèy san fil jodi a, plis pase mwatye nan eleman yo sou tablo sikwi a se aparèy RF analòg. Se poutèt sa, yon fason efikas diminye zòn nan tablo sikwi ak konsomasyon pouvwa se pote soti nan plis gwo-echèl entegrasyon RF ak devlope nan direksyon pou chip nivo sistèm lan. Papye sa a prezante estati devlopman entegrasyon RF, epi li mete devan kèk mezi ak solisyon pou kèk nan pwoblèm sa yo.

Kèk ane de sa, mache telefòn selilè a te domine pa bann moun ki pa marye ak doub bann moun ki pa marye mòd telefòn yo, ak teknoloji ki te itilize li te genyen sèlman ??? Kenbe youn oubyen de bann selilè nan tout ??? Menm metòd modulation, konplo aksè milti-chanèl ak pwotokòl yo adopte nan bann frekans kenbe a. Kontrèman, konsepsyon nouvo jenerasyon telefòn selilè jodi a pi konplèks e li ka bay plizyè gwoup ak milti mòd ??? Li te gen Bluetooth zòn pèsonèl rezo, GPS pwezante ak lòt fonksyon, ak UWB ak TV k ap resevwa fonksyon yo te kòmanse parèt. Anplis de sa, aplikasyon pou tankou jwèt, imaj, odyo ak videyo yo te vin trè komen nan telefòn mobil yo.

Telefòn san fil vin yon aparèy konplèks ki rele pòtatif sant amizman pèsonèl. Tandans devlopman li kontinye pote plis defi konsèpteur yo. Malgre ke konpare ak telefòn mobil ki gen sèlman fonksyon vwa, nouvo jenerasyon telefòn mobil yo ogmante anpil nan pwosesis kominikasyon, pwosesis aplikasyon, kantite interfaces RF ak kapasite memwa entegre, itilizatè yo toujou espere telefòn mobil yo gen pi piti volim, fòm senp, ki ba pri ak gwo koulè ekspozisyon, Li ka bay sibstiti ak tan pale menm jan ak telefòn vwa tradisyonèl yo. Kenbe gwosè a ki deja egziste an jeneral ak konsomasyon pouvwa, men fè fonksyon an ogmante exponentielle, pandan y ap kenbe pri a sistèm an jeneral chanje, tout bagay sa yo poze yon anpil nan pwoblèm nan konsèpteur yo sistèm.

Li evidan, pwoblèm nan enplike nan tout pati nan konsepsyon an sistèm antye, osi byen ke founisè yo nan tout kominikasyon san fil ak kontni amizman. Yon zòn ki patikilyèman efikas nan diminye zòn tablo ak konsomasyon pouvwa se pati RF nan konsepsyon sistèm san fil. Sa a se paske nan tipik telefòn mobil jodi a, plis pase mwatye nan eleman yo sou tablo a se konpozan RF analòg, ki ansanm kont pou 30-40% nan zòn nan tablo antye, tankou Bluetooth sistèm RF tankou GPS ak WLAN pral tou anpil ogmante kondisyon yo pou espas.

Solisyon an se pote soti nan plis gwo-echèl entegrasyon RF epi finalman devlope nan yon chip konplètman entegre nivo sistèm. Gen kèk konsèpteur mete konvètisè analòg-a-dijital nan antèn la pou redwi espas total tablo sikwi ki nesesè pou fonksyon RF yo. Lè teknoloji entegrasyon semi-conducteurs ka entegre plis fonksyon nan yon sèl aparèy, kantite aparèy disrè ak espas tablo sikwi yo itilize pou akomode aparèy sa yo ap redwi kòmsadwa. Kòm endistri a deplase nan direksyon pou nivo sistèm entegrasyon chip, konsèpteur yo ap kontinye jwenn nouvo teknoloji satisfè kontradiksyon ki genyen ant pi wo konpleksite RF ak pi long lavi batri nan ti aparèy san fil.

Estati devlopman entegrasyon RF

Yon devlopman enpòtan nan entegrasyon RF parèt sou de zan de sa. Nan moman sa a, devlopman teknoloji RF ak modem baz dijital te fè li posib pou ranplase aparèy RF superheterodyne ak reseptè konvèsyon dirèk desann nan telefòn mobil san fil. Superheterodyne aparèy RF itilize mixers multi etap, filtè ak vòltaj miltip kontwole osilateur (VCOs), ki te byen itilize pou anpil ane, men entegrasyon nan dirèk frekans konvèsyon aparèy RF ka anpil redwi kantite total GSM RF konpozan. Nan fen ane 1990 yo, yon tipik sèl moun ki pa marye superheterodyne RF subsystem enkli PA, switch antèn, LDO, ti siyal RF ak vctcxo, ki egzije apeprè 200 aparèy disrè; Jodi a, nou ka desine yon sistèm konvèsyon frekans dirèk ak kat fonksyon bann, ki entegre VCO, VCXO ak PLL bouk filtre, men nimewo li yo nan eleman se mwens pase 50. Figi 1: kat bann GSM transceiver ak entegrasyon segondè.

Pou egzanp, transceiver trf6151 a (Figi 1) nan Texas Enstriman pou GSM gen ladan sou-chip vòltaj regilatè, VCO ak VCO chanèl, PA kontwòl pouvwa, PLL bouk filtre kwen blokaj deteksyon, LNA genyen kontwòl etap-pa-etap ak VCXO.

Pou konsèpteur, entegrasyon avanse ede simonte kèk gwo pwoblèm nan RF san fil, nan mitan ki yon sèl ki pi fondamantal se ekipman pou pouvwa DC ak règleman nan transceiver la. Pandan yon apèl, vòltaj batri a pral chanje avèk chanjman tanperati ak tan. Anplis de sa, kouple bri ki soti nan ekipman pou pouvwa TX VCO ak Rx VCO ap afekte tou pèfòmans tout sistèm lan. Se poutèt sa, konsèpteur yo te fè fas ak pwoblèm nan ki jan yo rezoud regilatè a tablo sikwi RF ak pi ki gen rapò ak eleman pasif. Entegre aparèy sa yo nan transceiver RF a vle di ke sèlman eleman ekstèn ki nesesè yo se yon senp kondansateur dekouple, ki dirèkteman konekte ak ekipman pou pouvwa a, ki pa sèlman senplifye konsepsyon an, men tou, sove espas tablo sikwi a.

Yon lòt defi pou konsèpteur RF se VCO akor ranje ak bloke tan. Nan tout desen VCO analòg. Paske li se souvan nesesè balanse tan an bloke ak ranje akor, se filtre a bouk anjeneral mete deyò chip la. Pafwa, sa a ka rezoud nan kontwòl la lojisyèl nan ranje VCO akor. Sepandan, metòd sa a mete pi devan kondisyon resous adisyonèl pou devlopman an jeneral nan telefòn. Lè fonksyon an akor dijital enkli nan VCO a epi yo ka bay pwòp kalibrasyon, yo ka jwenn yon ranje akor pwolonje, epi yo ka eleman nan filtre bouk dwe mete nan chip la. Li evidan, konplo sa a ka pèmèt enjenyè konsepsyon senplifye travay yo.

Yo nan lòd yo jwenn kontwòl la pouvwa transmetè egzije pa sistèm nan GSM, manifaktirè PA jeneralman gen ladan fonksyon sa a nan modil la anplifikatè pouvwa (PAM). Kontwolè pouvwa a anjeneral ki konpoze de jiska dè milye de pòtay CMOS dijital, ki fè nan yon chip endepandan nan PAM. Eleman sa a ap ogmante pri PAM pa US $ 0.30 ~ 0.40. Entegre fonksyon sa a nan aparèy RF pral pèmèt manifaktirè GaAs PAM yo pa achte sikwi dijital CMOS epi enstale yo nan PAM. Pou yon OEM pwodwi dè milye de pwodwi chak mwa, retire eleman redondants sa a ap redwi anpil pri yo.

Yon lòt zòn kote entegrasyon avanse ka pote ekonomi konsiderab se VCXO. Nan tan lontan, modil vctcxo chè yo te achte ak fèt nan aparèy RF kòm eleman disrè. Se poutèt sa, enkòpore eleman komen nan modil vctcxo nan aparèy RF ka diminye depans ak pwoblèm konsepsyon ki gen rapò. Sèvi ak trf6151, se sèlman yon pri ki ba kristal ak varactor oblije ranpli fonksyon an nan vctcxo.

Malgre entegrasyon sa yo ak senplifikasyon konsepsyon, enjenyè konsepsyon RF toujou fè fas a chwa difisil, youn nan ki se sansiblite opinyon ak konsomasyon pouvwa Rx. Li byen li te ye ki pi gwo aktyèl la yo itilize nan desen an nan anplifikatè bri ki ba (LNA), ki pi ba a karakteristik sa yo bri an jeneral. Enjenyè konsepsyon an dwe detèmine bidjè pouvwa total reseptè a ak kondisyon nivo sansiblite reseptè a. Sepandan, bri a pa diminye ak rediksyon nan pouvwa. An reyalite, li se opoze an. Se poutèt sa, byenke li ka satisfè spesifikasyon GSM estanda a, konsèpteur yo dwe souvan mande tèt yo si li vo peye pri a nan konsomasyon pouvwa reyalize yon nivo sansiblite sèten. Kesyon sa a eksplike tou poukisa li nesesè pou enjenyè konsepsyon ak manifakti IC yo kolabore kole kole nan tout pwosesis konsepsyon an. Feedback soti nan enjenyè konsepsyon ka gide manifaktirè IC yo pi byen sèvi endistri a san fil lè devlope pwodwi RF nan lavni.

Devlope nan direksyon pou SOC

Diminye pri a, pouvwa ak konpleksite nan sistèm san fil trè enpòtan avèk siksè satisfè kondisyon ki nan entegrasyon sistèm lan. Sepandan, devlopman nan solisyon entegrasyon segondè pou telefòn mobil mande pou endistri a semi-conducteurs simonte obstak konplèks teknik. Gen kèk nan obstak sa yo raman konsène pa konsèpteur, paske anpil nan yo pa vle konnen ki jan aparèy SOC yo te fè, Osi lontan ke li ka bay pèfòmans ki nesesè yo. Se poutèt sa, li nesesè gen yon konpreyansyon rapid nan kèk teknoloji pwosesis, ki pral afekte kapasite a ak disponiblite nan aparèy yo itilize nan entegrasyon telefòn selilè.

Gen plizyè konplo posib pou entegrasyon sistèm telefòn elektwonik RF mobil lan. Premyerman, yon achitekti RF tradisyonèl ka aplike nan yon pwosesis relativman senp bipolè oswa BiCMOS lè l sèvi avèk teknoloji tradisyonèl yo. Chip RF final la ka reyini ak fonksyon lojik dijital telefòn mobil lè l sèvi avèk teknoloji milti anbalaj chip (teknoloji sistèm anbalaj nivo). Malgre ke teknoloji sa a gen anpil avantaj, tankou lè l sèvi avèk abitye metòd konsepsyon RF ak pwosesis ki gen matirite ak teknoloji, li difisil pou komèsyalize akòz gwo pwi ak sede nan aparèy tès yo.

Anplis de sa, ka entegrasyon an nan telefòn mobil sistèm elektwonik tou ka jwenn pa avanse biCMOS (SiGe) pwosesis plat. Sepandan, paske pwosesis la nan aparèy SiGe HBT mande pou pwosesis litografi adisyonèl, chip final la pral mande pou yon pri adisyonèl. An menm tan an, paske teknoloji SiGe BiCMOS pa ka itilize pwosesis litografi ki pi avanse, pwosesis BiCMOS anjeneral rete dèyè pwosesis avanse dijital CMOS la. Sa yo pral pote gwo presyon ogmante karakteristik sa yo nan telefòn mobil ak diminye depans yo. Li pa ka rezoud ak yon estrateji pwosesis wafer ki senp, paske teknoloji sa a pa ka kenbe lojik nan sistèm oswa pati dijital nan pri ki pi ba posib la tout tan. Se poutèt sa, entegrasyon monolitik nan sistèm baz fonksyon RF pati nan BiCMOS (oswa SiGe) se pa yon bon chwa.

Solisyon final la ki ka konsidere se entegrasyon RF nan CMOS, ki tou fè fas a defi konsiderab. Malgre ke gen plizyè CMOS desen RF selilè, desen sa yo lajman baze sou fonksyon analòg. Li difisil pou aplike mixer analòg, filtè ak anplifikatè ak teknoloji CMOS, ak konsomasyon pouvwa a jeneralman pi gran pase konplo SiGe BiCMOS. Avèk devlopman nan teknoloji pwosesis, CMOS rated nivo a ap vin pi ba ak pi ba, sa ki fè analòg konsepsyon pi difisil. Nan etap la byen bonè nan devlope nouvo pwosesis, modèl aparèy ak matirite pwosesis jeneralman pa ka satisfè kondisyon ki nan modèl segondè-presizyon paramèt obligatwa pou konsepsyon modil analòg. Sepandan, dènyèman devlope dijital CMOS achitekti RF a fè monolitik entegrasyon CMOS pi atire.

Solisyon sa yo tou kondwi endistri a semi-conducteurs kòm manifaktirè chache solisyon pri ki ba-nivo sistèm chip RF. Malgre ke chak konplo entegrasyon gen difikilte, li se vre etone ke entegrasyon eleman RF ka rive jwenn tankou yon wo nivo. Simonte difikilte sa yo pral pran yon gwo etap pi devan nan desen an nan telefòn mobil san fil epi mete direksyon an pou pi gwo entegrasyon nan fiti prè.

Konklizyon papye sa a

Genyen toujou anpil difikilte nan entegrasyon RF. Chak aparèy RF nan telefòn mobil modèn te fè fas ak kondisyon pèfòmans strik. Kondisyon pou sansiblite a se sou – 106dbm (106db anba a 1 MW) oswa pi wo, ak nivo ki koresponn lan se sèlman kèk mikrovolts; Anplis de sa, selektivite, se sa ki, kapasite nan rejè nan kanal la itil nan gwoup la frekans adjasan (souvan refere yo kòm bloke), yo ta dwe nan lòd la 60dB; Anplis de sa, osilator sistèm lan oblije opere anba bri faz ki ba anpil pou anpeche plisman bloke enèji nan k ap antre nan bann k ap resevwa a. Entegrasyon RF trè difisil paske nan frekans lan trè wo ak kondisyon pèfòmans trè egzijan.

Pwosesis estanda frekans milti pote yon defi reyèl nan frekans SOC an antye. Li espere diminye eksitasyon ki te pwodwi pa nan transmisyon siyal bann. Kontni entegrasyon RF dijital la pi plis pase mete plizyè eleman RF nan yon sèl chip. Yon nouvo achitekti nan pataje pyès ki nan konpitè nesesè.

Pou konsèpteur sistèm yo, aktyèl aparèy senp, trè entegre ak pri-efikas semi-conducteurs ka diminye konpleksite konsepsyon an. An menm tan an, yo ka anrichi karakteristik yo nan aparèy san fil epi kenbe gwosè sistèm lan, lavi batri ak pri chanje. Nouvo aparèy RF trè entegre yo ka elimine tou kèk diskisyon nan konsepsyon san fil epi sove bonjan tan enjenyè yo.