RF集成發(fā)展現(xiàn)狀
如今的無線設(shè)備中，線路板上一半以上的元件都是模擬RF器件，因此要縮小線路板面積和功耗一個有效方法就是進行更大規(guī)模RF集成，并向系統(tǒng)級芯片方向發(fā)展。本文介紹RF集成發(fā)展現(xiàn)狀，并對其中一些問題提出應(yīng)對方法和解決方案。
幾年以前，蜂窩手機市場還是單頻和雙頻單模手機占主導地位，其使用的技術(shù)僅支持一個或兩個蜂窩頻段，在所有支持頻段中采用相同的調(diào)制方法、多路訪問方案和協(xié)議。相比而言，今天的新一代蜂窩電話設(shè)計要復雜得多，能提供多頻段、多模式支持，具有藍牙個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)、GPS定位等功能，而且超寬帶和電視接收功能已經(jīng)開始出現(xiàn)，此外像游戲、圖像、音頻和視頻等應(yīng)用在手機中也已變成非常普遍。
無線電話正在成為所謂的手持個人娛樂中心這樣一種復雜設(shè)備，其發(fā)展趨勢對設(shè)計人員不斷帶來更多挑戰(zhàn)。雖然相比于只有語音功能的手機而言，新一代手機在通信處理、應(yīng)用處理、射頻接口數(shù)量以及集成存儲器容量等方面都有了大幅增長，但用戶仍期盼手機具有更小體積、流線型外形和低價位，而且要有大的彩色顯示屏，能提供與傳統(tǒng)語音手機相似的待機和通話時間。保持現(xiàn)有的外形尺寸和功耗，卻要使功能呈指數(shù)倍增長，同時還要維持總體系統(tǒng)成本不變，這些都給系統(tǒng)設(shè)計人員提出了大量的難題。
顯然，問題涉及整個系統(tǒng)設(shè)計的各個部分，以及所有無線通信和娛樂內(nèi)容的供應(yīng)商們。在減少線路板面積和功耗方面特別有效的一個領(lǐng)域是無線系統(tǒng)設(shè)計的RF部分，這是因為在今天典型的移動電話中，線路板上的元件有一半以上是模擬RF元件，這些元件加在一起占據(jù)了整個線路板面積的30?40%，增加諸如藍牙、GPS和 WLAN之類的射頻系統(tǒng)還會極大增加對空間的要求。
解決方案是進行更大規(guī)模的RF集成，并最后發(fā)展成為完全集成的系統(tǒng)級芯片。有些設(shè)計人員將模數(shù)轉(zhuǎn)換器放到天線中，使射頻功能所需總線路板空間為之減少，當半導體集成技術(shù)在單個器件中能集成更多功能時，分立器件數(shù)目及用來容納這些器件的線路板空間就都相應(yīng)減少了。隨著業(yè)界向系統(tǒng)級芯片集成發(fā)展，設(shè)計人員還將不斷發(fā)現(xiàn)新技術(shù)，以滿足小型無線設(shè)備中更高RF復雜性和延長電池壽命這兩者之間的矛盾。
RF集成發(fā)展現(xiàn)狀
RF集成一個重要的發(fā)展出現(xiàn)在大約三年以前，當時RF技術(shù)和數(shù)字基帶調(diào)制解調(diào)器的發(fā)展使得在無線手機中用直接下變頻接收器替代超外差射頻器件成為可能。超外差射頻器件使用多級混頻器、濾波器和多個電壓控制振蕩器(VCO)，已經(jīng)很好地應(yīng)用了多年，但直接變頻射頻器件的集成度能夠大大減少GSM RF總體元件數(shù)。在上世紀九十年代后期，一個典型的單頻段超外差RF子系統(tǒng)包括PA、天線開關(guān)、LDO、小信號RF和VCTCXO，需要大約200個分立器件；今天，我們能夠設(shè)計一個具有四頻段功能的直接變頻系統(tǒng)，集成了VCO、VCXO和PLL回路濾波器，而它的元件數(shù)卻少于50個。
