Service Hotline
Aktualności
Aktualności
Jeśli chodzi o układy scalone o częstotliwości radiowej, ten artykuł wystarczy!
2021-12-28
640
Telefon komórkowy, który może obsługiwać połączenia, wiadomości tekstowe, usługi sieciowe i aplikacje APP, składa się zazwyczaj z pięciu części:RF, pasmo podstawowe, zarządzanie energią, urządzenia peryferyjne, oprogramowanie.
RF:Ogólnie rzecz biorąc, część, w której informacje są wysyłane i odbierane;
Pasmo podstawowe:Ogólnie rzecz biorąc jest to część przetwarzania informacji;
Zarządzanie energią:Generalnie chodzi o oszczędzanie energii. Ponieważ telefony komórkowe to urządzenia o ograniczonym zużyciu energii, zarządzanie energią jest bardzo ważne;Urządzenia peryferyjne:Obejmuje zazwyczaj wyświetlacz LCD, klawiaturę, obudowę itp.;oprogramowanie:Obejmuje ogólnie systemy, sterowniki, oprogramowanie pośredniczące i aplikacje.
W terminalach telefonii komórkowej najważniejszymi rdzeniami są układy scalone częstotliwości radiowej i układy scalone pasma podstawowego.Układ scalony częstotliwości radiowej odpowiada za transceiver częstotliwości radiowej, syntezę częstotliwości i wzmocnienie mocy; układ scalony pasma podstawowego odpowiada za przetwarzanie sygnału i protokołu.Jaki jest zatem związek pomiędzy układami RF i układami pasma podstawowego?
Związek między układami RF a układami pasma podstawowego
Radio frequency (Radio Frenquency) and baseband (Base Band) are both literal translations from English.Wśród nich najwcześniejszym zastosowaniem częstotliwości radiowej jest radio – transmisja bezprzewodowa (FM/AM). Jak dotąd jest to wciąż najbardziej klasyczne zastosowanie technologii radiowej, a nawet w dziedzinie radiowej.
Pasmo podstawowe to sygnał, którego środek przypada na 0 Hz, co oznacza, że pasmo podstawowe jest najbardziej podstawowym sygnałem.Niektórzy nazywają pasmo podstawowe „sygnałem niemodulowanym”. Ta koncepcja była kiedyś poprawna. Na przykład AM to sygnał modulowany (modulacja nie jest wymagana, a treść można odczytać przez komponent generujący dźwięk po jego odebraniu).
Natomiast w dziedzinie nowoczesnej komunikacji sygnały pasma podstawowego zwykle odnoszą się do sygnałów modulowanych cyfrowo, w których punkt środkowy widma wynosi 0 Hz.Nie ma też jasnej koncepcji, że pasmo podstawowe musi być analogowe czy cyfrowe. Wszystko zależy od konkretnego mechanizmu implementacji.
Bliżej domu, za układ pasma podstawowego można uznać modem, ale nie ogranicza się on wyłącznie do modemu, gdyż zawiera również kodek kanałowy, kodek źródłowy i pewne elementy przetwarzania sygnału.Układ scalony częstotliwości radiowej można uważać za najprostszy układ umożliwiający konwersję w górę i w dół sygnału modulacji pasma podstawowego.
Tak zwana modulacja to proces modulacji sygnału, który ma być przesłany na nośną zgodnie z określonymi regułami, a następnie wysłania go przez bezprzewodowy transceiver (nadajnik-odbiornik RF). Demodulacja to proces odwrotny.
Zasada działania i analiza obwodów
Częstotliwość radiowa, określana skrótem RF, odnosi się do prądu o częstotliwości radiowej, który jest zmienną falą elektromagnetyczną o wysokiej częstotliwości. Jest to skrót od Radio Frequency, oznaczający częstotliwości elektromagnetyczne, które mogą być emitowane w przestrzeń kosmiczną. Zakres częstotliwości mieści się w przedziale od 300 kHz do 300 GHz.Prąd przemienny, który zmienia się rzadziej niż 1,000 razy na sekundę, nazywa się prądem niskiej częstotliwości, a prąd przemienny, który zmienia się częściej niż 10 000 razy, nazywa się prądem wysokiej częstotliwości. Do prądu wysokiej częstotliwości należy częstotliwość radiowa.Wysoka częstotliwość (powyżej 10K); częstotliwość radiowa (300K-300G) to wyższe pasmo częstotliwości wysokiej częstotliwości; pasmo częstotliwości mikrofalowych (300M-300G) to wyższe pasmo częstotliwości radiowej.Technologia radiowa jest powszechnie stosowana w dziedzinie komunikacji bezprzewodowej, a systemy telewizji kablowej wykorzystują transmisję radiową.
Układ scalony częstotliwości radiowej to element elektroniczny, który przetwarza sygnał radiowy na określony kształt fali i przesyła go przez rezonans anteny. Zawiera wzmacniacz mocy, wzmacniacz niskoszumowy i przełącznik antenowy.Architektura układu scalonego częstotliwości radiowej składa się z dwóch części: kanału odbiorczego i kanału nadawczego.
Schemat blokowy obwodu RF
Struktura i zasada działania układu odbiorczego
Podczas odbioru antena zamienia falę elektromagnetyczną wysyłaną przez stację bazową na słaby sygnał prądu przemiennego, który jest filtrowany, wzmacniany do wysokiej częstotliwości i przesyłany do częstotliwości pośredniej w celu demodulacji, aby uzyskać odebrane informacje pasma podstawowego (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N); informacje te są przesyłane do logicznego układu audio w celu dalszego przetwarzania.
Ten obwód obejmuje następujące kluczowe punkty:
1. Struktura obwodu odbiornika;
2. Funkcje i zadania każdego komponentu;
3. Proces odbioru sygnału.
Struktura obwodu
Układ odbiorczy składa się z anteny, przełącznika antenowego, filtru, lampy wysokoamperogodzinowej (wzmacniacza niskoszumowego), bloku scalonego częstotliwości pośredniej (demodulatora odbiorczego) i innych układów.Wczesne telefony komórkowe miały obwody miksujące pierwotne i wtórne, których zadaniem było obniżenie częstotliwości odbiorczej, a następnie jej demodulacja (jak pokazano na poniższym rysunku).
Schemat blokowy obwodu odbiornika
2. Funkcje i funkcje każdego komponentu
1). Antena telefonu komórkowego:struktura:(Na zdjęciu poniżej)Anteny telefonii komórkowej dzielą się na dwa typy: anteny zewnętrzne i wewnętrzne. Składają się one z podstawy anteny, solenoidu i plastikowej obudowy.
a) Podczas odbioru fale elektromagnetyczne wysyłane przez stację bazową są zamieniane na słabe sygnały prądu przemiennego.
b) Podczas nadawania prąd przemienny wzmacniany przez wzmacniacz mocy zostaje przekształcony w sygnał fali elektromagnetycznej.
2), Przełącznik antenowy:
struktura:(Na zdjęciu poniżej)Przełącznik antenowy telefonii komórkowej (sumator, filtr dupleksowy) składa się z czterech przełączników elektronicznych.
Pełne przełączanie odbioru i transmisji;
Pełne przełączenie odbioru sygnału 900M/1800M.
Układ logiczny wysyła sygnały sterujące (GSM-RX-EN; DCS-RX-EN; GSM-TX-EN; DCS-TX-EN) odpowiednio do stanu roboczego telefonu komórkowego, tak aby włączyć odpowiednie kanały, dzięki czemu sygnały odbiorcze i nadawcze będą przesyłane niezależnie, bez wzajemnego zakłócania się.
Ponieważ telefon komórkowy nie może pracować w tym samym przedziale czasowym i jednocześnie odbierać i wysyłać danych (czyli nie nadaje podczas odbierania i nie odbiera podczas wysyłania).Dlatego w późniejszych nowych telefonach komórkowych usunięto dwa przełączniki na ścieżce odbiorczej, pozostawiając tylko dwa przełączniki nadawcze; zadanie przełączania odbiorczego realizowała lampa o dużym wzmacniaczu.
3), filtr:
struktura:W telefonach komórkowych znajdują się filtry wysokiej częstotliwości i filtry średniej częstotliwości.efekt:Odfiltruj inne bezużyteczne sygnały i uzyskaj czyste, odebrane sygnały.Wszystkie nowsze telefony komórkowe są telefonami z filtrem IF zero-IF, dlatego w telefonie komórkowym nie ma filtra IF.
4), lampa wzmacniacza wysokiego napięcia (lampa wzmacniacza wysokiej częstotliwości, wzmacniacz niskoszumowy):
struktura:
W telefonach komórkowych znajdują się dwie lampy o dużym wzmocnieniu:Lampa wysokiego rozładowania 900M, lampa wysokiego rozładowania 1800M.Wszystkie one są wzmacniaczami triodowymi ze wspólnym emiterem; w późniejszych telefonach komórkowych zastosowano zintegrowane lampy o dużym wzmocnieniu w zakresie częstotliwości pośredniej.
Schemat zasilania lampy wzmacniacza wysokiej częstotliwości
Wzmocnij słaby prąd indukowany przez antenę, aby spełnić wymagania dotyczące amplitudy sygnału kolejnego obwodu.
Pełne przełączanie sygnału odbiorczego 900M/1800M.
zasada:
wspierane przez:Napięcia polaryzacji baz dwóch lamp o dużej mocy 900M/1800M współdzielą jeden kanał, który jest dostarczany przez kanał równoczesny IF; a napięcie polaryzacji kolektorów obu lamp jest wysyłane przez procesor IF w dwóch kanałach, zgodnie ze stanem odbioru telefonu komórkowego. Celem jest dokończenie przełączania sygnałów odbiorczych 900M/1800M.
Po odfiltrowaniu zakłóceń przez filtr, czysty sygnał odebrany w częstotliwości 935M-960M jest sprzężony za pomocą kondensatora i przesłany do odpowiedniej lampy o dużym wzmacniaczu w celu wzmocnienia, a następnie przesłany do częstotliwości pośredniej przez sprzężenie kondensatorowe w celu dalszego przetwarzania.
5), IF (interfejs RF, procesor sygnału RF):
struktura:Składa się on z demodulatora odbiorczego, modulatora nadawczego, detektora fazy nadawczej i innych obwodów. W nowym telefonie komórkowym zintegrowano również lampę o dużym wzmocnieniu, syntezę częstotliwości, oscylację 26M i obwód podziału częstotliwości (jak pokazano poniżej).
a) Wewnętrzna lampa o dużym wzmacniaczu wzmacnia słaby prąd indukowany przez antenę;
b) Podczas odbioru należy dokonać demodulacji odebranego sygnału częstotliwości nośnej (z informacją o odpowiedniku) 935M-960M (GSM) i sygnału oscylatora lokalnego (bez informacji), aby uzyskać odebraną informację o paśmie podstawowym 67.707 kHz;
c) Podczas nadawania moduluj informację nadawczą przetworzoną przez układ logiczny i sygnał lokalnego oscylatora do częstotliwości pośredniej nadawczej;
d) łączy kwarc 13M/26M w celu wygenerowania zegara 13M (układ zegara odniesienia);e) Na podstawie sygnału referencyjnego wysłanego przez procesor generowany jest sygnał lokalnego oscylatora, który jest zgodny z kanałem roboczym telefonu komórkowego.
3. Proces odbioru sygnału
Podczas odbioru sygnału przez telefon komórkowy antena konwertuje falę elektromagnetyczną wysłaną przez stację bazową na słaby sygnał prądu przemiennego, który przechodzi przez ścieżkę odbiorczą przełącznika antenowego i jest przesyłany do filtru wysokiej częstotliwości w celu odfiltrowania innych niepotrzebnych zakłóceń, uzyskując czysty sygnał odbiorczy 935M-960M (GSM), który jest sprzężony z częstotliwością pośrednią za pomocą kondensatora. Po wzmocnieniu przez odpowiednią lampę o wysokiej częstotliwości, sygnał jest przesyłany do demodulatora w celu demodulacji sygnału lokalnego oscylatora (bez informacji), aby uzyskać informacje o odbiorze pasma podstawowego 67.707 kHz (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N); sygnał jest przesyłany do logicznego układu audio w celu dalszego przetwarzania.
Budowa i zasada działania układu nadawczego
Podczas transmisji informacje pasma podstawowego przetwarzane przez układ logiczny są modulowane do częstotliwości pośredniej transmisji, a TX-VCO służy do zmiany częstotliwości sygnału częstotliwości pośredniej transmisji na sygnał częstotliwości 890M-915M (GSM).Po wzmocnieniu przez wzmacniacz mocy sygnał jest zamieniany na fale elektromagnetyczne i emitowany przez antenę.
Ten obwód obejmuje następujące kluczowe punkty:
(1), struktura obwodu;
(2) Funkcje i zadania każdego składnika;
(3). Proces przesyłania sygnału.
Struktura obwodu
Obwód nadawczy składa się z modulatora nadawczego, detektora fazy nadawczej, oscylatora sterowanego napięciem nadawczym (TX-VCO), wzmacniacza mocy, regulatora mocy, transformatora nadawczego i innych obwodów działających w zakresie częstotliwości pośredniej.(Na zdjęciu poniżej)
Schemat blokowy obwodu nadajnika
1). Modulator nadawczy:struktura:Modulator nadawczy znajduje się wewnątrz IF, co jest odpowiednikiem MOD w sieciach szerokopasmowych.efekt:Podczas transmisji informacje pasma podstawowego transmisji (TXI-P, TXI-N, TXQ-P, TXQ-N) przetwarzane przez układ logiczny oraz sygnał oscylatora lokalnego są modulowane do częstotliwości pośredniej transmisji.
2) Oscylator sterowany napięciem nadawczym (TX-VCO):struktura:Sterowany napięciem oscylator nadawczy to pojemnościowy układ oscylatora trzypunktowego, którego częstotliwość wyjściowa jest sterowana napięciem. Jest on zintegrowany w małej płytce drukowanej podczas produkcji i podłączony do pięciu pinów:Pin zasilania, pin uziemienia, pin wyjściowy, pin sterujący, pin przełączający pasmo częstotliwości 900M/1800M.Gdy występuje odpowiednie napięcie robocze, układ będzie oscylował i generował sygnał o odpowiedniej częstotliwości.
efekt:Konwertuje sygnał IF modulowany przez modulator IF na sygnał częstotliwości 890M-915M (GSM), który może odbierać stacja bazowa.
zasada:Jak wszyscy wiemy, stacja bazowa może odbierać tylko sygnały częstotliwości 890M-915M (GSM), ale nie może odbierać sygnału pośredniej częstotliwości modulowanego przez modulator (np. Samsung nadający sygnał pośredniej częstotliwości 135M). Dlatego do zmiany częstotliwości nadawanego sygnału pośredniej częstotliwości (IF) na sygnał częstotliwości 890M-915M (GSM) stosuje się generator napięcia (TX-VCO).
Podczas transmisji sekcja zasilania wysyła napięcie 3VTX, aby uruchomić TX-VCO, generując sygnał o częstotliwości 890M-915M (GSM) na dwa sposoby:
a) Próbka jest przesyłana z powrotem do wewnętrznego IF, mieszana z sygnałem lokalnego oscylatora w celu wytworzenia sygnału dyskryminacji częstotliwości nadawczej równego pośredniej częstotliwości nadawczej i przesyłana do detektora fazy w celu porównania z pośrednią częstotliwością nadawczą. Jeśli częstotliwość oscylacji TX-VCO nie pasuje do kanału roboczego telefonu komórkowego, detektor fazy wygeneruje skok napięcia 1-4 V (napięcie stałe z informacją o transmisji prądu przemiennego), aby kontrolować pojemność diody pojemnościowej wewnątrz TX-VCO i osiągnąć cel dostosowania dokładności częstotliwości.
b) Po wzmocnieniu przez wzmacniacz mocy sygnał jest zamieniany na fale elektromagnetyczne i emitowany przez antenę.
Jak widać powyżej:Częstotliwość generowana przez TX-VCO jest próbkowana i przesyłana z powrotem do modulatora pośredniej częstotliwości (IF), a następnie generowane jest napięcie sterujące pracą TX-VCO. Układ ten tworzy zamkniętą pętlę i kontroluje fazę częstotliwości, dlatego ten układ nazywany jest również obwodem z synchronizacją fazową nadawczą.
3), wzmacniacz mocy (wzmacniacz mocy):
struktura:Obecnie wzmacniacze mocy telefonów komórkowych to dwupasmowe wzmacniacze mocy (wzmacniacze mocy 900M i 1800M zintegrowane w jednym), które dzielą się na dwa typy: wzmacniacze mocy w obudowie winylowej i wzmacniacze mocy w obudowie żelaznej; różnych modeli wzmacniaczy mocy nie można stosować zamiennie.
efekt:Wzmacnia sygnał częstotliwości oscylujący w TX-VCO w celu uzyskania wystarczającego prądu mocy, który jest przekształcany przez antenę w fale elektromagnetyczne i wypromieniowywany.
Warto zauważyć:Wzmacniacz mocy wzmacnia amplitudę przesyłanego sygnału częstotliwościowego, a nie jego częstotliwość.
Warunki pracy wzmacniacza mocy:
a) napięcie robocze (VCC):Wzmacniacz telefonu komórkowego zasilany jest bezpośrednio z akumulatora (3.6 V);
b), zacisk uziemienia (GND):powodując, że prąd tworzy pętlę;
c), sygnał konwersji mocy o podwójnej częstotliwości (BANDSEL):Kontroluj wzmacniacz mocy do pracy w paśmie 900M lub 1800M;
d), sygnał sterujący mocą (PAC):Kontroluj wielkość wzmocnienia (prąd roboczy) wzmacniacza mocy;
e), sygnał wejściowy (IN); sygnał wyjściowy (OUT).
4). Transformator nadawczy:struktura:Dwie cewki o tej samej średnicy drutu i takiej samej liczbie zwojów umieszczone są blisko siebie i zbudowane w oparciu o zasadę indukcyjności wzajemnej.efekt:Wyślij próbkę prądu mocy ze wzmacniacza mocy do układu sterowania mocą.zasada:Gdy podczas transmisji prąd mocy nadajnika wzmacniacza mocy przepływa przez transformator nadajnika, po jego stronie wtórnej indukuje się prąd o tej samej wartości, co prąd mocy, który jest wykrywany (prostowany wysokoczęstotliwościowo) i przesyłany do układu sterowania mocą.
5), sygnał poziomu mocy:Tak zwany poziom mocy oznacza, że inżynierowie dzielą odbierany sygnał na osiem poziomów podczas programowania telefonu komórkowego. Każdy poziom odbioru odpowiada poziomowi mocy nadawania (jak pokazano w poniższej tabeli). Podczas pracy telefonu komórkowego procesor określa odległość między telefonem a stacją bazową na podstawie siły odbieranego sygnału i wysyła sygnał o odpowiednim poziomie transmisji, aby określić poziom wzmocnienia wzmacniacza mocy (tj. gdy odbiór jest silny, transmisja jest słaba).
W załączniku znajduje się tabela poziomów mocy:
efekt:Porównaj sygnał próbkowania prądu transmisji mocy z sygnałem poziomu mocy, aby uzyskać odpowiedni sygnał napięciowy do sterowania stopniem wzmocnienia wzmacniacza mocy.
zasada:Gdy prąd zasilający przepływa przez transformator nadawczy podczas przesyłu, wykrywany jest prąd indukowany w jego uzwojeniu wtórnym (prostowanie wysokoczęstotliwościowe) i przesyłany do układu sterowania mocą. Jednocześnie sygnał o wstępnie ustawionym poziomie mocy podczas programowania jest również przesyłany do układu sterowania mocą. Oba sygnały są wewnętrznie porównywane w celu wygenerowania sygnału napięciowego sterującego stopniem wzmocnienia wzmacniacza mocy, dzięki czemu prąd roboczy wzmacniacza mocy jest umiarkowany, co nie tylko oszczędza energię, ale również wydłuża żywotność wzmacniacza mocy (im wyższe napięcie sterowania mocą, tym większa moc wzmacniacza mocy).
3. Proces przesyłania sygnału
Podczas transmisji informacje pasma podstawowego transmisji (TXI-P, TXI-N, TXQ-P, TXQ-N) przetwarzane przez układ logiczny są wysyłane do modulatora transmisji o częstotliwości pośredniej i modulowane za pomocą sygnału oscylatora lokalnego do częstotliwości pośredniej transmisji.Jeżeli stacja bazowa sygnału o częstotliwości pośredniej nie może go odebrać, należy użyć TX-VCO w celu zwiększenia częstotliwości nadawanego sygnału o częstotliwości pośredniej do 890M-915M (GSM), aby stacja bazowa mogła go odebrać.Gdy TX-VCO działa, sygnał częstotliwości generowany z pasma 890M-915M (GSM) jest przesyłany na dwa sposoby:
a) Jeden kanał próbkowania jest wysyłany z powrotem do wewnętrznego IF, mieszany z sygnałem lokalnego oscylatora w celu wytworzenia sygnału dyskryminacji częstotliwości nadawczej równego pośredniej częstotliwości nadawczej i wysyłany do detektora fazy w celu porównania z pośrednią częstotliwością nadawczą; jeśli częstotliwość oscylacji TX-VCO nie pasuje do kanału roboczego telefonu komórkowego, detektor fazy wygeneruje skok napięcia 1-4 V, aby kontrolować pojemność diody pojemnościowej wewnątrz TX-VCO i dostosować częstotliwość.
b) Sygnał dwukierunkowego wzmacniacza mocy wejściowej jest wzmacniany i zamieniany na fale elektromagnetyczne przez antenę w celu promieniowania.Aby kontrolować stopień wzmocnienia wzmacniacza mocy, gdy prąd zasilający przepływa przez transformator nadawczy podczas transmisji, wykrywany jest prąd indukowany w jego uzwojeniu wtórnym (prostowanie wysokoczęstotliwościowe) i przesyłany do układu sterowania mocą. Jednocześnie sygnał o wstępnie ustawionym poziomie mocy podczas programowania jest również przesyłany do układu sterowania mocą. Oba sygnały są wewnętrznie porównywane w celu wygenerowania sygnału napięciowego, który steruje stopniem wzmocnienia wzmacniacza mocy, dzięki czemu prąd roboczy wzmacniacza mocy jest umiarkowany, co nie tylko oszczędza energię, ale również wydłuża żywotność wzmacniacza mocy.
Aktualny stan krajowego łańcucha przemysłowego układów scalonych RF
W dziedzinie układów scalonych częstotliwości radiowej rynek jest w dużej mierze zmonopolizowany przez zagranicznych gigantów. Jeśli chodzi o krajowe układy scalone częstotliwości radiowej, żadna firma nie jest w stanie samodzielnie wspierać modelu operacyjnego IDM, głównie firmy projektowe typu Fabless; firmy krajowe stworzyły model operacyjny „miękkiego IDM” poprzez współpracę w zakresie projektowania, odlewania i pakowania.
Jeśli chodzi o obudowy układów RF, z jednej strony wzrasta częstotliwość układów RF 5G, co powoduje, że przewody połączeniowe w obwodzie mają większy wpływ na jego wydajność. Podczas obudowy konieczne jest skrócenie długości przewodów połączeniowych; z drugiej strony, wzmacniacz mocy, wzmacniacz niskoszumowy, przełącznik i filtr muszą być umieszczone w module. Z jednej strony, zmniejsza to rozmiar, a z drugiej, ułatwia to producentom terminali końcowych korzystanie z nich.Aby zredukować wpływ pasożytnictwa na parametry RF, konieczne jest stosowanie technologii obudów Flip-Chip, Fan-In i Fan-Out.
W przypadku układów Flip-Chip w technologii Fan-In i Fan-Out, nie ma potrzeby stosowania połączeń sygnałowych za pomocą złotych przewodów połączeniowych, co redukuje pasożytnicze efekty elektryczne spowodowane przez złote przewody połączeniowe i poprawia wydajność RF układu. W erze 5G, wysokowydajne układy Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out w połączeniu z technologią SIP będą stanowić przyszły trend w pakowaniu.
Ta treść pochodzi z Internetu/filtrowaćTa strona internetowa umożliwia jedynie przedruk. Poglądy, stanowisko, technologia itp. zawarte w tym artykule nie mają nic wspólnego z tą stroną internetową. W przypadku jakichkolwiek naruszeń prosimy o kontakt w celu ich usunięcia!
