घटक को संख्या घटाउनुहोस् र को क्षेत्र घटाउनुहोस् सर्किट बोर्ड वायरलेस आरएफ एकीकरण को माध्यम बाट

आजको वायरलेस उपकरणहरुमा, सर्किट बोर्ड मा घटक को आधा भन्दा बढी एनालॉग आरएफ उपकरणहरु छन्। तेसैले, एक प्रभावी तरीका सर्किट बोर्ड क्षेत्र र बिजुली को खपत कम गर्न को लागी अधिक ठूलो मात्रा मा आरएफ एकीकरण गर्न को लागी र प्रणाली स्तर चिप तिर विकास गर्न को लागी हो। यो कागज आरएफ एकीकरण को विकास स्थिति परिचय, र अगाडि केहि countermeasures र यी समस्याहरु को केहि को लागी समाधान राख्छ।

केहि बर्ष पहिले, सेलुलर फोन बजार एकल ब्यान्ड र दोहोरो ब्यान्ड एकल मोड फोन द्वारा प्रभुत्व थियो, र प्रविधि मात्र प्रयोग गरीयो ??? एक वा दुई सेलुलर ब्यान्ड सबै मा समात्नुहोस् ??? एउटै मोड्युलेशन विधि, बहु-च्यानल पहुँच योजना र प्रोटोकल होल्डिंग आवृत्ति ब्यान्ड मा अपनाईन्छ। यसको विपरीत, सेलुलर फोन को आजको नयाँ पुस्ता को डिजाइन धेरै धेरै जटिल छ र बहु ​​ब्यान्ड र बहु ​​मोड प्रदान गर्न सक्नुहुन्छ ??? यो ब्लुटुथ व्यक्तिगत क्षेत्र नेटवर्क, जीपीएस स्थिति र अन्य प्रकार्यहरु, र UWB र टिभी प्राप्त समारोहहरु देखा पर्न थालेका छन्। यसको अतिरिक्त, खेलहरु, छविहरु, अडियो र भिडियो को रूप मा आवेदन मोबाइल फोन मा धेरै सामान्य भएको छ।

वायरलेस टेलिफोन एक जटिल उपकरण हातमा व्यक्तिगत मनोरन्जन केन्द्र भनिन्छ। यसको विकास प्रवृत्ति डिजाइनरहरु लाई अधिक चुनौतीहरु लाई ल्याउन जारी छ। यद्यपि केवल भ्वाईस प्रकार्य संग मोबाइल फोन संग तुलना, मोबाइल फोन को नयाँ पुस्ता संचार प्रसंस्करण, आवेदन प्रशोधन, आरएफ इन्टरफेस को संख्या र एकीकृत मेमोरी क्षमता मा उल्लेखनीय बृद्धि भएको छ, प्रयोगकर्ताहरु अझै पनी मोबाइल फोन सानो मात्रा, सुव्यवस्थित आकार, कम मूल्य र ठूलो र display्ग प्रदर्शन, यो स्ट्यान्डबाई र परम्परागत आवाज फोन को जस्तै टक टाइम प्रदान गर्न सक्छ। विद्यमान समग्र आकार र बिजुली को खपत को रखरखाव, तर समारोह तेजी बाट वृद्धि, जबकि समग्र प्रणाली लागत अपरिवर्तित बनाए राखी, यी सबै प्रणाली डिजाइनरहरु लाई समस्या को एक धेरै मुद्रा।

जाहिर छ, समस्या सम्पूर्ण प्रणाली डिजाइन को सबै भागहरु, साथै सबै वायरलेस संचार र मनोरन्जन सामग्री को आपूर्तिकर्ताहरु लाई सामेल गर्दछ। एउटा क्षेत्र जुन बोर्ड क्षेत्र र बिजुली को खपत कम गर्न मा विशेष गरी प्रभावी छ वायरलेस प्रणाली डिजाइन को आरएफ हिस्सा हो। यो किनभने आजको सामान्य मोबाइल फोन मा, बोर्ड मा घटक को आधा भन्दा बढी एनालॉग आरएफ घटक, जो एक साथ सम्पूर्ण बोर्ड क्षेत्र को 30-40% को लागी खाता छ, जस्तै ब्लूटूथ आरएफ प्रणाली जस्तै जीपीएस र WLAN जस्तै धेरै हुनेछ। ठाउँ को लागी आवश्यकताहरु लाई बढाउनुहोस्।

समाधान को लागी अधिक ठूलो मात्रा मा आरएफ एकीकरण गर्न को लागी र अन्त मा एक पूर्ण एकीकृत प्रणाली स्तर चिप मा विकसित गर्न को लागी हो। केहि डिजाइनरहरु आरएफ प्रकार्यहरु को लागी आवश्यक कुल सर्किट बोर्ड स्पेस लाई कम गर्न एन्टेना मा एनालॉग देखि डिजिटल कनवर्टरहरु राख्छन्। जब अर्धचालक एकीकरण टेक्नोलोजी एकल उपकरण मा अधिक प्रकार्यहरु लाई एकीकृत गर्न सक्दछ, असंगत उपकरणहरु र सर्किट बोर्ड स्पेस को संख्या यी उपकरणहरु लाई समायोजित गर्न को लागी तदनुसार कम गरिनेछ। जसरी उद्योग प्रणाली स्तर चिप एकीकरण तिर जान्छ, डिजाइनरहरु नयाँ वायरलेस उपकरणहरु मा उच्च आरएफ जटिलता र लामो ब्याट्री जीवन को बीच विरोधाभास को लागी नयाँ टेक्नोलोजीहरु खोज्न जारी राख्नेछन्।

आरएफ एकीकरण को विकास स्थिति

आरएफ एकीकरण को एक महत्वपूर्ण विकास को बारे मा दुई बर्ष पहिले देखा पर्‍यो। त्यस समय, आरएफ टेक्नोलोजी र डिजिटल बेसब्यान्ड मोडेम को विकास यो सम्भव बनायो वायरलेस मोबाइल फोन मा सीधा तल रूपान्तरण रिसीभर संग superheterodyne आरएफ उपकरण प्रतिस्थापन गर्न को लागी। Superheterodyne आरएफ उपकरणहरु multistage mixers, फिल्टर र धेरै भोल्टेज नियन्त्रित oscillators (VCOs), जो धेरै वर्ष को लागी राम्रो संग प्रयोग गरीएको छ, तर प्रत्यक्ष आवृत्ति रूपान्तरण आरएफ उपकरणहरु को एकीकरण धेरै जीएसएम आरएफ घटक को कुल संख्या लाई कम गर्न सक्छ। १ 1990 ० को उत्तरार्धमा, एक विशिष्ट एकल ब्यान्ड superheterodyne आरएफ सबसिस्टम PA, एन्टेना स्विच, LDO, सानो संकेत आरएफ र vctcxo, लगभग २०० असंगत उपकरणहरु को आवश्यकता पर्दछ; आज, हामी चार ब्यान्ड समारोह, जो VCO, VCXO र PLL पाश फिल्टर एकीकृत संग एक प्रत्यक्ष आवृत्ति रूपान्तरण प्रणाली डिजाइन गर्न सक्नुहुन्छ, तर यसको घटक को संख्या ५० भन्दा कम छ। चित्र १: उच्च एकीकरण संग चार ब्यान्ड जीएसएम ट्रान्सीभर।

उदाहरण को लागी, जीएसएम को लागी टेक्सास उपकरण को ट्रान्सीभर trf6151 (चित्रा १) मा चिप भोल्टेज नियामक, VCO र VCO च्यानल, PA पावर कन्ट्रोल, PLL लूप फिल्टर एज ब्लकर डिटेक्शन, LNA लाभ चरण-दर-चरण नियन्त्रण र VCXO।

डिजाइनरहरु को लागी, उन्नत एकीकरण वायरलेस आरएफ मा केहि प्रमुख समस्याहरु लाई पार गर्न मद्दत गर्दछ, जसको बीचमा सबैभन्दा आधारभूत एक डीसी बिजुली आपूर्ति र ट्रान्सीभर को नियमन हो। एक कल को समयमा, ब्याट्री भोल्टेज तापमान र समय को परिवर्तन संग परिवर्तन हुनेछ। यसबाहेक, TX VCO र Rx VCO बिजुली आपूर्ति बाट शोर युग्मनले पनि सम्पूर्ण प्रणाली को प्रदर्शन लाई प्रभावित गर्दछ। तेसैले, डिजाइनरहरु कसरी आरएफ सर्किट बोर्ड नियामक र सबैभन्दा सम्बन्धित निष्क्रिय घटक को समाधान को लागी समस्या संग सामना गरीरहेछ। आरएफ ट्रान्सीभर मा यी उपकरणहरु को एकीकरण को मतलब मात्र एक मात्र बाह्य घटक आवश्यक एक साधारण decoupling संधारित्र हो, जो सीधा बिजुली आपूर्ति संग जोडिएको छ, जो न केवल डिजाइन सरल बनाउँछ, तर सर्किट बोर्ड स्पेस बचाउँछ।

आरएफ डिजाइनरहरु को लागी अर्को चुनौती VCO ट्यूनिंग दायरा र समय ताला छ। सबै एनालॉग VCO डिजाइन मा। किनकि यो प्राय: लकिंग समय र ट्युनिंग दायरा सन्तुलन गर्न आवश्यक छ, पाश फिल्टर सामान्यतया चिप बाहिर राखिएको छ। कहिलेकाहीँ, यो VCO ट्यूनिंग दायरा को सफ्टवेयर नियन्त्रण मा हल गर्न सकिन्छ। जे होस्, यो विधि अगाडि टेलीफोन को समग्र विकास को लागी अतिरिक्त संसाधन आवश्यकताहरु राख्छ। जब डिजिटल ट्यूनिंग समारोह VCO मा शामिल छ र आत्म अंशांकन प्रदान गर्न सक्नुहुन्छ, एक विस्तारित ट्यूनिंग दायरा प्राप्त गर्न सकिन्छ, र पाश फिल्टर तत्व चिप मा राख्न सकिन्छ। जाहिर छ, यो योजना डिजाइन ईन्जिनियरहरु लाई आफ्नो काम लाई सरल बनाउन को लागी सक्षम बनाउन सक्छ।

आदेश मा जीएसएम प्रणाली द्वारा आवश्यक ट्रांसमीटर शक्ति नियन्त्रण प्राप्त गर्न को लागी, पीए निर्माताहरु लाई सामान्यतया पावर एम्पलीफायर मोड्युल (पीएएम) मा यो प्रकार्य शामिल छ। पावर कन्ट्रोलर सामान्यतया हजारौं डिजिटल CMOS गेट्स बाट बनेको हुन्छ, जुन PAM मा एक स्वतन्त्र चिप मा बनाइन्छ। यो तत्व US $ 0.30 P 0.40 द्वारा PAM को लागत वृद्धि हुनेछ। आरएफ उपकरणहरु मा यो प्रकार्य को एकीकरण GaAs PAM निर्माताहरु लाई डिजिटल CMOS सर्किट किन्न र PAM मा स्थापित गर्न को लागी सक्षम पार्नेछ। एक OEM को लागी हरेक महिना हजारौं उत्पादनहरु उत्पादन गर्ने, यो अनावश्यक कम्पोनेन्ट हटाउने धेरै उनीहरुको लागत घटाउनेछ।

अर्को क्षेत्र जहाँ उन्नत एकीकरण पर्याप्त बचत ल्याउन सक्छ VCXO हो। विगतमा, महँगो vctcxo मोड्युलहरु खरिद गरीएको थियो र असतत घटक को रूप मा आरएफ उपकरणहरुमा डिजाइन गरीएको थियो। यसैले, आरएफ उपकरणहरु मा vctcxo मोड्युल को सामान्य घटक शामिल लागत र सम्बन्धित डिजाइन समस्याहरु लाई कम गर्न सक्छ। Trf6151 को उपयोग गरी, केवल एक कम लागत क्रिस्टल र varactor vctcxo को प्रकार्य पूरा गर्न को लागी आवश्यक छ।

यी एकीकरण र डिजाइन सरलीकरण को बावजूद, आरएफ डिजाइन ईन्जिनियरहरु अझै पनी कठिन छनौटहरु को सामना, जस मध्ये एक इनपुट संवेदनशीलता र आरएक्स बिजुली खपत हो। यो राम्रो संग थाहा छ कि ठूलो वर्तमान कम शोर एम्पलीफायर (LNA) को डिजाइन मा प्रयोग गरीन्छ, कम समग्र शोर विशेषताहरु। डिजाइन ईन्जिनियर रिसीभर को कुल पावर बजेट र रिसीभर को संवेदनशीलता स्तर आवश्यकताहरु लाई निर्धारण गर्नु पर्छ। जे होस्, शोर शक्ति को कमी संग घट्दैन। वास्तवमा, यो उल्टो छ। तेसैले, यद्यपि यो जीएसएम मानक विनिर्देश पूरा गर्न सक्छ, डिजाइनरहरु प्राय आफैंलाई सोध्नु पर्छ कि यो एक निश्चित संवेदनशीलता स्तर प्राप्त गर्न को लागी बिजुली खपत मा मूल्य तिर्न लायक छ। यो प्रश्न यो पनि बताउँछ कि किन यो डिजाइन ईन्जिनियरहरु र आईसी निर्माताहरु लाई सम्पूर्ण डिजाइन प्रक्रिया मा नजिक बाट सहयोग को लागी आवश्यक छ। डिजाइन ईन्जिनियरहरु बाट प्रतिक्रिया आईसी निर्माताहरु लाई अझ राम्रो वायरलेस उद्योग को सेवा गर्न को लागी जब भविष्य आरएफ उत्पादनहरु लाई विकास गर्न को लागी मार्गदर्शन गर्न सक्छन्।

एसओसी तिर विकास

लागत, शक्ति र वायरलेस प्रणाली को जटिलता लाई कम गर्न को लागी सफलतापूर्वक प्रणाली एकीकरण को आवश्यकताहरु लाई पूरा गर्न को लागी धेरै महत्वपूर्ण छ। जे होस्, मोबाइल फोन को लागी उच्च एकीकरण समाधान को विकास अर्धचालक उद्योग को लागी जटिल प्राविधिक बाधाहरु लाई पार गर्न को लागी आवश्यक छ। यी बाधाहरु मध्ये केहि बिरलै डिजाइनरहरु द्वारा चिन्तित छन्, किनकि ती मध्ये धेरै जान्न चाहँदैनन् कसरी समाज उपकरणहरु बनाइएका छन्, जब सम्म यो आवश्यक प्रदर्शन प्रदान गर्न सक्छ। तेसैले, यो केहि प्रक्रिया टेक्नोलोजीहरु को एक छिटो बुझ्न को लागी आवश्यक छ, जो क्षमता र सेलुलर फोन एकीकरण मा प्रयोग उपकरणहरु को उपलब्धता लाई प्रभावित गर्दछ।

मोबाइल फोन आरएफ इलेक्ट्रोनिक प्रणाली को एकीकरण को लागी धेरै व्यावहारिक योजनाहरु छन्। सबैभन्दा पहिले, एक परम्परागत आरएफ वास्तुकला एक अपेक्षाकृत सरल द्विध्रुवी वा BiCMOS प्रक्रिया मा परम्परागत टेक्नोलोजी को उपयोग गरी लागू गर्न सकिन्छ। अन्तिम आरएफ चिप बहु चिप प्याकेजि technology्ग टेक्नोलोजी (प्रणाली स्तर प्याकेजि technology्ग टेक्नोलोजी) को उपयोग गरी मोबाइल फोन डिजिटल तर्क कार्यहरु संग इकट्ठा गर्न सकिन्छ। यद्यपि यो टेक्नोलोजी धेरै फाइदाहरु छन्, जस्तै परिचित आरएफ डिजाइन विधिहरु र परिपक्व प्रक्रियाहरु र टेक्नोलोजीहरु को उपयोग को रूप मा, यो उच्च लागत र परीक्षण उपकरणहरु को उपज को कारण व्यावसायीकरण गर्न गाह्रो छ।

यसको अतिरिक्त, मोबाइल फोन इलेक्ट्रोनिक प्रणाली को एकीकरण पनि उन्नत BiCMOS (SiGe) वेफर प्रक्रिया द्वारा प्राप्त गर्न सकिन्छ। जे होस्, किनकि SiGe HBT उपकरणहरु को प्रशोधन अतिरिक्त लिथोग्राफी प्रक्रिया को आवश्यकता छ, अन्तिम चिप एक अतिरिक्त लागत को आवश्यकता पर्नेछ। एकै समयमा, किनकि SiGe BiCMOS टेक्नोलोजी सबैभन्दा उन्नत लिथोग्राफी प्रक्रिया को उपयोग गर्न सक्दैन, BiCMOS प्रक्रिया सामान्यतया उन्नत डिजिटल CMOS प्रक्रिया को पछि लाग्दछ। यो मोबाइल फोन को विशेषताहरु लाई बढाउन र लागत कम गर्न को लागी ठूलो दबाब ल्याउनेछ। यो एक साधारण वेफर प्रक्रिया रणनीति संग हल गर्न सकिँदैन, किनकि यो टेक्नोलोजीले सिस्टम तर्क वा डिजिटल भाग सबै भन्दा कम सम्भावित मूल्यमा राख्न सक्दैन। तसर्थ, BiCMOS (वा SiGe) मा प्रणाली आधार ब्यान्ड प्रकार्य आरएफ भाग को अखंड एकीकरण एक राम्रो विकल्प हैन।

अन्तिम समाधान हो कि विचार गर्न सकिन्छ CMOS मा आरएफ एकीकरण, जो पनि काफी चुनौतिहरु को सामना गर्दछ। यद्यपि त्यहाँ धेरै CMOS सेलुलर आरएफ डिजाइनहरु छन्, यी डिजाइनहरु धेरै हद सम्म एनालॉग प्रकार्यहरु मा आधारित छन्। यो CMOS टेक्नोलोजी संग एनालग मिक्सर, फिल्टर र एम्पलीफायरहरु लाई लागू गर्न को लागी गाह्रो छ, र बिजुली खपत सामान्यतया SiGe BiCMOS योजना भन्दा ठूलो छ। प्रक्रिया टेक्नोलोजी को विकास संग, CMOS मूल्या level्कन स्तर कम र कम हुँदैछ, जो एनालॉग डिजाइन लाई अधिक कठिन बनाउँछ। नयाँ प्रक्रियाहरु को विकास को प्रारम्भिक चरण मा, उपकरण मोडलि and र प्रक्रिया परिपक्वता सामान्यतया एनालॉग मोड्युल डिजाइन को लागी आवश्यक उच्च परिशुद्धता प्यारामीटर मोडेलिंग को आवश्यकताहरु लाई पूरा गर्न सक्दैन। जे होस्, भर्खरै विकसित डिजिटल CMOS आरएफ वास्तुकला मोनोलिथिक CMOS एकीकरण अधिक आकर्षक बनाउँछ।

यी समाधानहरु अर्धचालक उद्योग लाई पनि चलाउँछन् किनकि निर्माताहरु कम लागत आरएफ प्रणाली स्तर चिप समाधान खोज्छन्। यद्यपि प्रत्येक एकीकरण योजना कठिनाइहरु छन्, यो साँच्चै आश्चर्यजनक छ कि आरएफ घटक एकीकरण यस्तो एक उच्च स्तर सम्म पुग्न सक्छ। यी कठिनाइहरु लाई पार गरी वायरलेस मोबाइल फोन को डिजाइन मा एक ठूलो कदम अगाडी लिनेछ र निकट भविष्य मा अधिक एकीकरण को लागी दिशा सेट।

यो पत्र को निष्कर्ष

त्यहाँ अझै आरएफ एकीकरण मा धेरै कठिनाइहरु छन्। आधुनिक मोबाइल फोन को हरेक आरएफ उपकरण सख्त प्रदर्शन आवश्यकताहरु संग सामना गरीरहेको छ। संवेदनशीलता आवश्यकता को बारे मा छ – १०106 डीबीएम (१ मेगावाट तल १०106 डीबी) वा उच्च, र सम्बन्धित स्तर मात्र केहि माइक्रोभोलट्स हो; यसको अतिरिक्त, चुनिंदाता, कि, उपयोगी च्यानल को आसन्न आवृत्ति ब्यान्ड (सामान्यतया अवरुद्ध को रूप मा उल्लेख गरीएको) को अस्वीकृति क्षमता, 1dB को क्रम मा हुनु पर्छ; यसबाहेक, प्रणाली थरथरानवाला धेरै कम चरण को शोर अन्तर्गत संचालन गर्न को लागी आवश्यक छ ब्यान्डिंग अवरुद्ध ऊर्जा लाई प्राप्त ब्यान्ड मा प्रवेश गर्न बाट रोक्न। आरएफ एकीकरण धेरै उच्च आवृत्ति र धेरै प्रदर्शन प्रदर्शन आवश्यकताहरु को कारण धेरै गाह्रो छ।

प्रशोधन बहु आवृत्ति मानक सम्पूर्ण समाज आवृत्ति को लागी एक वास्तविक चुनौती ल्याउँछ। यो ब्यान्ड संकेत प्रसारण मा उत्पन्न उत्तेजना कम गर्न आशा छ। डिजिटल आरएफ एकीकरण को सामग्री एक चिप मा धेरै आरएफ घटक राख्नु भन्दा धेरै धेरै छ। हार्डवेयर साझेदारी को एक नयाँ वास्तुकला आवश्यक छ।

प्रणाली डिजाइनरहरु को लागी, वर्तमान सरल, अत्यधिक एकीकृत र लागत प्रभावी अर्धचालक उपकरणहरु धेरै डिजाइन जटिलता लाई कम गर्न सक्छन्। एकै समयमा, उनीहरु ताररहित उपकरणहरु को विशेषताहरु लाई समृद्ध बनाउन र प्रणाली को आकार, ब्याट्री जीवन र अपरिवर्तित लागत राख्न सक्छन्। नयाँ अत्यधिक एकीकृत आरएफ उपकरणहरु लाई वायरलेस डिजाइन मा केहि विवादहरु लाई हटाउन र ईन्जिनियरहरुको बहुमूल्य समय बचाउन सक्छ।