《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(shí)現(xiàn)全球無縫通訊,還可以用集成WiFi、GPS和移動(dòng)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(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。
??? 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(duì)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(huì)場(chǎng)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(diǎn)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(jì)對(duì)RF信號(hào)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(gè)天線,因此最有效的方法是將所有信號(hào)都路由至單個(gè)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(gè)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(duì)PA提出了新的要求,因?yàn)椴煌J綄?duì)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(gè)PA模塊可以處理所有四頻GSM/EDGE信號(hào)。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(shí)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(gè)WCDMA信號(hào)都需要自己?jiǎn)为?dú)的PA。這時(shí)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(cè)器及內(nèi)部50Ω匹配2級(jí)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(diǎn)是相位噪音及寄生信號(hào)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(duì)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(diǎn)),并且利用一個(gè)集成LO(本機(jī)振蕩器)緩沖器實(shí)現(xiàn)了高轉(zhuǎn)換增益。
??? 除了獨(dú)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(jí)芯片,移動(dòng)電視瞄準(zhǔn)單芯片方案
??? 隨著消費(fèi)者對(duì)個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備的興趣與日俱增以及蜂窩服務(wù)運(yùn)營(yíng)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(jì),如意法半導(dǎo)體(ST)的包含一個(gè)高靈敏度的內(nèi)嵌閃存的單片基帶芯片(STA2058)和一個(gè)射頻前端芯片(STA5620)的Teseo平臺(tái); 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(shí)現(xiàn)1.4dB的總級(jí)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(dòng)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(jì)一個(gè)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(dòng)電視技術(shù),包括DVB-T、DVBH、ISDB-T、MediaFLO以及DMB-TH,它同時(shí)支持各種寬頻傳輸頻帶,包括470MHz至870MHz。
??? 移動(dòng)電視的調(diào)諧和解調(diào)有兩種方案:一種是采用獨(dú)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(gè)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(chǔ)器、解碼器及其它輔助電路,構(gòu)成完整的系統(tǒng)級(jí)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(dòng)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(dòng)電視接收機(jī)解決方案。該平臺(tái)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(dòng)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(shí)還可以作為企業(yè)內(nèi)部的短號(hào)分機(jī)使用。WiFi的一個(gè)重要潛在應(yīng)用就是在移動(dòng)設(shè)備上實(shí)時(shí)傳送高清視頻內(nèi)容,而游戲和手機(jī)將是另外兩個(gè)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(shí)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(duì)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(jì)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(dòng)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(dòng)通信終端對(duì)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(shí)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(duì)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N(yùn)ordic、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(duì)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(shí)現(xiàn)的IEEE 802.15.4無線個(gè)人局域網(wǎng)市場(chǎng)有望增長(zhǎng)200% , 年交付量有望突破1.5億個(gè)。Microchip公司首個(gè)射頻收發(fā)器MRF24J40是一個(gè)針對(duì)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(gè)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(chǔ)器,允許存儲(chǔ)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(gè)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(shí)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(jì)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(dòng)讀表系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)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(dòng)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(gè)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(jì)旨在滿足射頻應(yīng)用開發(fā)的成本和設(shè)計(jì)周期要求。典型應(yīng)用包括遙感勘測(cè)、無線感應(yīng)、環(huán)境監(jiān)測(cè),消費(fèi)類娛樂遙控、遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)和燈光控制、遙控鑰匙以及胎壓監(jiān)測(cè)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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