Интеграционни разлики между нискочестотни и високочестотни RF безжични системи
Интеграцията на нискочестотни и високочестотни RF безжични системи е съвсем различна. Във високочестотната лента, тъй като CMOS технологията може да постигне по-висока честотна лента от биполярната технология, тя е предпочитаната технология за RF вериги. Като цяло RF-CMOS и цифровият CMOS не са интегрирани в един и същ чип. Най-важната система в нискочестотната лента е клетъчната комуникационна система. Фокусът на интеграцията на RF функциите на този тип система е интегрирането на пасивни компоненти. Тази статия представя стратегия за интегриране на пасивни компоненти и RF активни компоненти чрез множество пакети или модули.
Функцията за радиочестота играе важна роля в двуточковото предаване на информация в комуникационната система. В този тип система радиочестотната функция обикновено е физически отделена от другите функции, а радиочестотното предаване и приемане обикновено се изпълняват от различни интегрални схеми. За да намалят размера и разходите на системата, хората продължават да изследват начини за интегриране на RF с други функции на системата. Сред тях развитието на технологията DSP оказа много важно въздействие. В допълнение към тази тенденция на развитие на RF и не-RF интеграция, самите RF устройства имат и други тенденции на интеграционно развитие. Тези различни тенденции в развитието се дължат на това, че различните системи изискват различни технологии за постигане на необходимите радиочестотни функции. Например, преди предаване на получения сигнал към усилвател с ниско ниво на шум (LNA), някои системи изискват ефективно филтриране на сигнала. Това изисква използването на керамични филтри или филтри за повърхностна акустична вълна (SAW) за филтриране на получения сигнал, но тези филтри Нито могат да бъдат интегрирани в приемника IC.
Разликата между нискочестотни и високочестотни системи
Важна разлика между нискочестотните и високочестотните системи е, че последните могат да постигнат предаване на сигнал само когато няма преграда между предавателя и приемника, докато нискочестотните системи нямат такива изисквания, така че могат да постигнат по-голяма покрита площ . Няма очевидна демаркационна точка между ниска честота и висока честота, а нейната честота на преход е между 2-5GHz и зависи от характеристиките на системата, като изходна мощност на предавателя и чувствителност на приемника. Тази статия използва 2.4 GHz като точка на преобразуване за високи и ниски честоти. Високочестотните системи също могат да бъдат разделени на системи за дълги разстояния и системи за къси разстояния. Системи за дълги разстояния като радар, сателитни връзки, връзки на базови станции, фиксиран безжичен широколентов достъп (FWBA) и т.н.
Високочестотна RF интеграция
Целевият пазар на безжичната комуникационна система с малък обхват е пазарът на потребителска електроника, който изисква малък размер и ниска цена, а тъй като търсенето на приложения за предаване на видео потоци чрез данни нараства, скоростта на предаване на данни ще продължи да се увеличава. Тези системи са основно преносими продукти, захранвани от батерии, изискващи дълго време в режим на готовност и разговори.
Тъй като има по-малко предаватели, работещи във високочестотни ленти, високочестотните системи (над 2.4 GHz) могат да постигнат висока честотна лента и умерени характеристики за избор на приемник. По същия начин съотношението сигнал / шум (S / N) на приемника е високо, така че изходната мощност на предавателя може да бъде по-ниска. Например 802.11b има честотна лента от 11 Mbps при 2.4 GHz, а 802.11a може да достигне до 54 Mbps при 5 GHz. Използването на по-широки ленти или по-сложни методи за модулация изисква по-строга линейност на сигнала и линейността е тясно свързана с предавателя.
Фигура 1 показва сравнение на развитието на работната честота, което може да бъде постигнато чрез CMOS и BiCOS
Технологията на процеса, възприета от системата, е свързана с постижимата работна честота. Фигура 1 показва сравнението на постижимото развитие на работната честота на CMOS и BiCOS. Ако приемем, че fmax е пряко свързан с наличната работна честота, ясно е, че CMOS е по-добър избор. В допълнение, CMOS може да отговори на не стриктната селективност, съотношението сигнал / шум и изискванията за изходна мощност, но динамичната производителност е намалена поради ниското работно напрежение. Тъй като обаче много системи работят в отворени честотни ленти, може да има много предаващи устройства, които да си пречат помежду си между предавателя и приемника. Например, микровълнова фурна пречи на Bluetooth комуникацията като типичен пример.
Въпреки че CMOS има тези предимства при високи честоти, технологията BiCMOS има предимствата на RF модела на биполярната технология, съвпадението на параметрите на транзистора и опитът в дизайна на BiCMOS е по-богат. Размерът не е основно съображение при избора на процес, тъй като 0.18um CMOS или BiCMOS процеси имат сходни размери на чипа, за да се постигнат Bluetooth приемо-предавателни функции.
Ако изберете CMOS технология, стандартният цифров CMOS ще бъде тенденция за развитие. Тъй като тези цифрови CMOS вече са възприели многослоен процес на маска, няма да има допълнителни опции. Цифровите функции ще заемат най-голямата чип област, така че основната цена ще бъде генерирана от тези цифрови функции.
Има ли смисъл да се интегрират цифрови схеми и радиочестотни функции на един чип с помощта на основната CMOS технология? Този проблем трябва да се разглежда от два аспекта: От техническа гледна точка е възможно да се използва стандартен CMOS, подобрен за постигане на радиочестотни функции, като субстрат с висок импеданс за намаляване на кръстосаните препратки през основата и използването на дебели диелектрици за постигане на висококачествени пасивни компоненти Фактори и др .; от гледна точка на интеграцията, прилагането на стандартен CMOS към радиочестотата и интегрирането на цифрови и RF функции на чип няма много предимства, тъй като цифровите и RF модели и библиотеки са фундаментално различни. Цифровите схеми често са проектирани на езика VHDL / Verilog. Цифровите библиотеки на CMOS технологията обикновено се прилагат преди появата на нови технологии. Тези цифрови библиотеки се използват от поколение на поколение, така че инженерите-дизайнери могат да извършват цифрови проекти, преди да бъде пуснат процесът от следващото поколение.
За RF дизайн, моделите и библиотеките са възможни само след появата на процеса, така че RF устройствата имат своите уникални характеристики. Тъй като радиочестотните функции обикновено нямат модули за многократна употреба 1: 1, всяко ново устройство трябва да бъде разработено от нулата. RF библиотеката обикновено изостава от цифровата библиотека с 1-2 години. Използването на основната CMOS технология за внедряване на радиочестотни функции означава, че тя ще изостане с едно поколение в технологията. Следователно интегрирането на цифрови и RF функции на чип означава, че предишното поколение CMOS технология ще се използва за реализиране на цифрови функции, които обикновено са по-скъпи за изпълнение. Освен това, пасивните компоненти (индуктори) и RF / аналоговите функции не могат наистина да се развият едновременно с технологията на CMOS процес. Следователно площта, заета от RF частта спрямо цифровата част, ще се увеличава с различни технологични поколения.
Нашата друг продукт:
