《電子技術(shù)應(yīng)用》
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IIC-China 2008四城開展無線通信技術(shù)大放異彩(下)

2008-12-29
作者:環(huán)球資源
??? 各種各樣的無線技術(shù)為人們的數(shù)字生活帶來極大的方便。以手機(jī)為例,人們可以用雙模/多模手機(jī)通過GSM,、GPRS,、EDGE、HSDPA、CDMA2000、WCMDA、TD-SCDMA等蜂窩網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全球無縫通訊,,還可以用集成WiFi、GPS和移動電視接收功能的手機(jī)打VoIP電話,、定位導(dǎo)航,、收看電視節(jié)目。此外,,超寬帶(UWB),、藍(lán)牙、Zigbee,、RFID以及一些專有的2.4GHz無線技術(shù)也讓人們獲得不受連線困擾的高品質(zhì)工作,、娛樂及運動體驗。
??? 這些無線設(shè)備的廣泛流行和射頻系統(tǒng)復(fù)雜度的提高對包括天線、RF開關(guān),、射頻功率放大器(PA),、前端濾波器、射頻收發(fā)器" title="收發(fā)器">收發(fā)器,、射頻合成器,、調(diào)頻調(diào)諧器" title="調(diào)諧器">調(diào)諧器、鎖相環(huán)電路/壓控振蕩器,、低噪聲放大器(LNA)在內(nèi)的RF和微波器件提出了更多要求。在IIC-China 2008深圳與上海會場的RF/微波技術(shù)展覽館,,便可領(lǐng)略最新的RF/微波技術(shù)是如何滿足這些熱點無線應(yīng)用" title="無線應(yīng)用">無線應(yīng)用的最新需求,。
???????????????????????多模方案挑戰(zhàn)手機(jī)射頻子系統(tǒng)
??? 從雙頻到三頻以及現(xiàn)在的四頻,蜂窩手機(jī)的復(fù)雜性迅速攀升,。隨著帶寬和支持模式數(shù)量的增加,,手機(jī)設(shè)計對RF信號鏈中元器件的要求也越來越高,特別是天線及其開關(guān),。由于不同帶寬的眾多RF通路全部需要接入同一個天線,,因此最有效的方法是將所有信號都路由至單個RF開關(guān)。參展商Peregrine Semiconductor公司的單芯片" title="單芯片">單芯片UltraCMOS PE42693SP9T天線開關(guān)是開關(guān)架構(gòu)中最新技術(shù)之一,,這種開關(guān)可以配置成處理多個WCDMA,、GSM和外圍無線電頻帶,并具有低插入損耗,、高線性度和高隔離度特性,。
??? 多模工作方式對PA提出了新的要求,因為不同模式對PA的功率和線性度有不同要求,。目前用于EDGE的PA要求高功率,、準(zhǔn)線性,單個PA模塊可以處理所有四頻GSM/EDGE信號,。比如TriQuint半導(dǎo)體公司的四頻GSM/EDGE功率放大器模塊(PAM)TQM7M5003能與高通的多模收發(fā)芯片組協(xié)同工作,,并同時支持class 12GPRS模式和E2開環(huán)極性EDGE模式。
??? 相比之下,, WCDMAPA則要求低功率和高線性度,,每個WCDMA信號都需要自己單獨的PA。這時可選擇飛兆半導(dǎo)體的WCDMA TCMPA模塊RMPA2276和WCDMAiLO PA模塊RMPA2266,。RMPA2276是高度集成的超高效UMTS Band 1 WCDMA/HSDPA功率放大器模塊,,集成了功率控制ASIC、功率檢測器及內(nèi)部50Ω匹配2級功率放大器,。RMPA2266功率放大器模塊則瞄準(zhǔn)UMTS/WCDMA/HSDPA應(yīng)用,,在兩態(tài)功率控制中具有最低電流消耗。
??? NSC的LMX2531芯片采用全球首創(chuàng)的delta-sigma分?jǐn)?shù)N鎖相環(huán)路結(jié)構(gòu), 這是專為3G通信網(wǎng)絡(luò)而開發(fā)的全新結(jié)構(gòu),,其優(yōu)點是相位噪音及寄生信號都很少,。LMX2531為低相位噪音的鎖相環(huán)路/ 壓控振蕩器二合一芯片,可在765MHz~2790MHz之間的頻率范圍內(nèi)操作,,噪音更低至-160dBc/Hz以下,。
??? 為了滿足3G和WiMAX寬帶無線基站對高性能的要求,凌力爾特公司提供高線性度有源混頻器系列,,該系列包含了傳統(tǒng)型無源混頻器的替代產(chǎn)品,, 其中LT5521是一款上變頻混頻器,它具有在2 4.2 dBm的高IIP3(輸入三階截取點),,并且利用一個集成LO(本機(jī)振蕩器)緩沖器實現(xiàn)了高轉(zhuǎn)換增益,。
??? 除了獨立的射頻IC和模塊外,TI,、NXP,、瑞薩、飛思卡爾等手機(jī)基帶芯片廠商也將大部分射頻芯片與基帶芯片集成在一起,,構(gòu)成單芯片方案" title="單芯片方案">單芯片方案以滿足尺寸,、成本方面的要求。
???????????? GPS方案下一步是系統(tǒng)級芯片,,移動電視瞄準(zhǔn)單芯片方案
??? 隨著消費者對個人導(dǎo)航設(shè)備的興趣與日俱增以及蜂窩服務(wù)運營商渴望增加基于位置的服務(wù),,GPS技術(shù)已經(jīng)變得越來越重要了。
??? 目前開發(fā)GPS產(chǎn)品通常有兩種選擇:一種是直接采用GPS芯片組來進(jìn)行設(shè)計,,如意法半導(dǎo)體(ST)的包含一個高靈敏度的內(nèi)嵌閃存的單片基帶芯片(STA2058)和一個射頻前端芯片(STA5620)的Teseo平臺,; 另一種是采用模塊化GPS方案。
??? Maxim的單芯片全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)接收機(jī)MAX2769可用于GPS(L1C/A碼和P碼),、伽利略以及GLONASS導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng),。該接收器集成了完整的接收鏈路,包括LNA,,因此無需外部LNA,,可實現(xiàn)1.4dB的總級聯(lián)噪聲系數(shù)(NF)。MAX2769適合于寬范圍的應(yīng)用,,包括汽車導(dǎo)航,、蜂窩手持設(shè)備、便攜式導(dǎo)航設(shè)備(PND),。
??? 移動接收子系統(tǒng)主要由天線,、接收芯片(調(diào)諧器和解碼器)組成。內(nèi)置天線的便攜式電子設(shè)備很受歡迎,,但設(shè)計一個能滿足VHF和UHF頻段增益要求的天線卻很困難,。參展商威世科技公司與其他公司共同開發(fā)的UHF天線芯片適用于所有采用UHF頻帶的移動電視技術(shù),,包括DVB-T、DVBH,、ISDB-T,、MediaFLO以及DMB-TH,它同時支持各種寬頻傳輸頻帶,,包括470MHz至870MHz,。
??? 移動電視的調(diào)諧和解調(diào)有兩種方案:一種是采用獨立的調(diào)諧器和解調(diào)器芯片;另一種是單芯片接收器方案,。將調(diào)諧器和解調(diào)器集成在一個芯片上的方案越來越受歡迎,。有的單芯片方案甚至還集成了存儲器、解碼器及其它輔助電路,,構(gòu)成完整的系統(tǒng)級芯片,。
??? TI的Hollywood是業(yè)界首款采用標(biāo)準(zhǔn)90納米工藝將移動電視調(diào)諧器與解調(diào)器集成的單芯片解決方案,支持DVB-H和ISDB-T,,包含DTV1000與DTV1001兩款芯片。
??? ADI和凌訊科技(Legen dSilicon)則合作推出了業(yè)界首款符合DMB -TH的移動電視接收機(jī)解決方案,。該平臺采用了ADI的低功耗RF調(diào)諧器和凌訊公司的解調(diào)器LS8913,。此外,ADI還采用它的低功耗Blackfin處理器完成移動電視應(yīng)用中MPEG-2解碼和多媒體處理等功能,。
??????????????? WiFi/WiMAX射頻子系統(tǒng)需解決功耗和尺寸問題
??? WiFi手機(jī)不僅可自由訪問互聯(lián)網(wǎng),、撥打VoIP電話,同時還可以作為企業(yè)內(nèi)部的短號分機(jī)使用,。WiFi的一個重要潛在應(yīng)用就是在移動設(shè)備上實時傳送高清視頻內(nèi)容,,而游戲和手機(jī)將是另外兩個最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。但要把WiFi功能集成在以上應(yīng)用中,,將面臨功耗,、尺寸問題,以及與無線設(shè)備共存時的EMI處理等關(guān)鍵問題,。
??? 飛兆半導(dǎo)體通過將功率放大器,、開關(guān)和數(shù)字控制器件集成在單一芯片中來減少對其他外部元件的需求并提升性能。該公司高集成雙頻WLAN功率放大器FMPA2151在4mm×4mm緊湊型封裝中集成了2.4GHz和5GHz功率放大器,,讓設(shè)計人員可節(jié)省22%的電路板空間,。
??? 隨著WiMAX標(biāo)準(zhǔn)從固定線路通信協(xié)議向增加便攜式應(yīng)用的移動通信協(xié)議演進(jìn),設(shè)備制造商需要減小尺寸,、降低功耗的解決方案以滿足移動通信終端對成本,、尺寸和功耗預(yù)算的要求。ADI公司的WiMAX收發(fā)器AD9354和AD9355比同類其他收發(fā)器功耗更低并且尺寸減少了20%,,同時增加了接收器通路以支持多入多出(MIMO)功能,。此外,,Maxim的直接上變頻正交調(diào)制器MAX2022、飛思卡爾的射頻晶體管系列產(chǎn)品以及TI的TRF11xx,、TRF12xx和TRF24xx等RF上/下變頻器都針對WiMAX應(yīng)用,。
???????????????????????? 短距離無線應(yīng)用精彩紛呈
??? 藍(lán)牙、UWB,、Zigbee,、RFID、NFC等短距離無線技術(shù)廣泛用于語音/音頻傳輸,、智能家居,、工業(yè)控制、物流,、建筑和工廠,。參展商Nordic、Atmel,、Microchip,、TI、Micrel,、NXP,、ADI、凌力爾特,、威世科技,、朗弗科技、Silicon Laboratories,、SemtechInternational,、Intersil等公司都針對短距離無線應(yīng)用推出了射頻方案。
?? ?In-Stat指出,,到2009年,,經(jīng)ZigBee規(guī)范網(wǎng)絡(luò)層及其他專有協(xié)議實現(xiàn)的IEEE 802.15.4無線個人局域網(wǎng)市場有望增長200% , 年交付量有望突破1.5億個,。Microchip公司首個射頻收發(fā)器MRF24J40是一個針對ZigBee協(xié)議及專有無線協(xié)議的2.4GHz IEEE 802.15.4收發(fā)器,,該產(chǎn)品適用于要求低功耗和卓越射頻性能的射頻應(yīng)用領(lǐng)域。
??? Atmel的超高頻(UHF)ASK/FSK接收器/發(fā)射器系列ATA8x0x包括一個中頻濾波器,、低相位噪聲壓控振蕩器,、鎖相環(huán)和環(huán)路濾波器。它們完全整合的濾波器可提供大帶寬和多種接收選擇的最佳結(jié)合,,使工業(yè)應(yīng)用所需的較遠(yuǎn)發(fā)射和接收距離成為了可能,。RFID器件ATA5558具有1KB存儲器,允許存儲大量數(shù)據(jù),,它的密碼保護(hù)功能可防止非法讀寫用戶定義的內(nèi)存頁,,以提高安全性,。Nordic Semiconductor的單芯片2.4GHz收發(fā)器nRF-24LU1支持USB和PC之間的12Mb/s全速USB傳輸, 并集成了一個高度優(yōu)化的8051MCU內(nèi)核,。無線傳輸帶寬為2Mb/s,。采用AES加密技術(shù)實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸安全。
??? 相比于電源管理和TVS保護(hù)器件而言,,無線射頻是Semtech涉足的新興業(yè)務(wù)領(lǐng)域,。該公司XE1205是一款窄頻段高性能多通道UHF段接收器,而SX1223則是一款為ISM波段無線應(yīng)用而設(shè)計的高性能多通道RF發(fā)射器,,二者的主要應(yīng)用領(lǐng)域是自動讀表系統(tǒng),、樓宇自動化、安防系統(tǒng),,工業(yè)監(jiān)視和控制,、遠(yuǎn)程無鑰進(jìn)入系統(tǒng)等。
?? ?Vishay的新型2.4GHz ISM收發(fā)器IC RFW- NC面向?qū)Τ杀靖叨让舾械腞F應(yīng)用,。該RFW-NC是一款短程半雙工射頻收發(fā)器,,可支持各種無線應(yīng)用的工作信道,其中包括玩具,、家庭自動化與安全,、無線傳感器以及無線鍵盤和鼠標(biāo)。
?? ?Micrel公司的MICRF213是一個工作在315MHz頻段3.3V的QwikRadio系列接收器,。所有Micrel QwikRadio系列射頻接收器的設(shè)計旨在滿足射頻應(yīng)用開發(fā)的成本和設(shè)計周期要求。典型應(yīng)用包括遙感勘測,、無線感應(yīng),、環(huán)境監(jiān)測,消費類娛樂遙控,、遠(yuǎn)程驅(qū)動和燈光控制,、遙控鑰匙以及胎壓監(jiān)測系統(tǒng)。
??? Intersil公司的ISL550xx系列中的新型射頻放大器集成了靜電保護(hù)(ESD)功能,,能抵御高達(dá)3kV的靜電干擾,,并具有自偏置結(jié)構(gòu)和多種阻抗選擇,也可用于ISM(工業(yè),、科學(xué)和醫(yī)療)頻段應(yīng)用和藍(lán)牙/無線局域網(wǎng)等應(yīng)用中,。
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