Горячая линия обслуживания
Новости
Новости
Для радиочастотных чипов этой статьи достаточно!
2021-12-28
640
Мобильный телефон, поддерживающий звонки, текстовые сообщения, сетевые сервисы и приложения, обычно состоит из пяти частей:RF, основная полоса частот, управление питанием, периферийные устройства, программное обеспечение.
РФ:Как правило, это та часть, где происходит передача и получение информации;
Основная полоса:Как правило, это часть, отвечающая за обработку информации;
Управление энергопотреблением:Как правило, речь идёт об энергосбережении. Поскольку мобильные телефоны — это устройства с ограниченным энергопотреблением, управление питанием имеет очень важное значение;периферия:Как правило, включает в себя ЖК-дисплей, клавиатуру, корпус и т. д.;Программное обеспечение:Как правило, включает в себя системы, драйверы, промежуточное программное обеспечение и приложения.
В мобильных телефонах наиболее важными компонентами являются радиочастотные чипы и чипы базовой полосы частот.Микросхема радиочастотного модуля отвечает за приемопередачу радиочастотного сигнала, синтез частоты и усиление мощности; микросхема базовой полосы отвечает за обработку сигнала и обработку протокола.Итак, какова взаимосвязь между радиочастотными чипами и чипами базовой полосы частот?
Взаимосвязь между радиочастотными чипами и чипами базовой полосы частот.
Radio frequency (Radio Frenquency) and baseband (Base Band) are both literal translations from English.Среди них самым ранним применением радиочастот является беспроводное радиовещание (FM/AM). До сих пор это остается самым классическим применением радиочастотной технологии и даже всей радиотехнической области.
Базовая полоса частот — это сигнал с центром в точке 0 Гц, поэтому базовая полоса частот является наиболее простым сигналом.Некоторые также называют полосу частот «немодулированным сигналом». Раньше это понятие было верным. Например, AM — это модулированный сигнал (модуляция не требуется, и его содержимое можно считать через звукогенерирующий компонент после приема).
Однако в области современных коммуникаций под сигналами основной полосы частот обычно подразумеваются сигналы с цифровой модуляцией, центр спектра которых находится на частоте 0 Гц.И нет четкого понимания того, что базовая полоса частот должна быть аналоговой или цифровой. Все зависит от конкретного механизма реализации.
Если говорить о более близких к нам компонентах, то базовый чип можно рассматривать как включающий в себя модем, но он не ограничивается только модемом, а также включает в себя канальный кодек, исходный кодек и некоторые функции обработки сигналов.Радиочастотный чип можно рассматривать как простейшее устройство для преобразования частоты модуляции основной полосы частот в более высокую и более низкую.
Так называемая модуляция — это процесс модуляции передаваемого сигнала на несущую в соответствии с определенными правилами, после чего он передается через беспроводной приемопередатчик (радиочастотный приемопередатчик). Демодуляция — это обратный процесс.
Принцип работы и анализ схемы
Радиочастота, обозначаемая аббревиатурой RF, — это радиочастотный ток, представляющий собой высокочастотную переменную электромагнитную волну. Это сокращение от Radio Frequency (радиочастота), обозначающее электромагнитные частоты, излучаемые в космос. Диапазон частот составляет от 300 кГц до 300 ГГц.Переменный ток, изменяющийся менее 1,000 раз в секунду, называется низкочастотным током, а переменный ток, изменяющийся более 10 000 раз, называется высокочастотным током, и радиочастота является именно таким высокочастотным током.Высокая частота (более 10 кГц); радиочастота (300 кГц-300 ГГц) — это высокочастотный диапазон высоких частот; микроволновый диапазон (300 МГц-300 ГГц) — это высокочастотный диапазон радиочастот.Радиочастотные технологии широко используются в области беспроводной связи, а системы кабельного телевидения применяют радиочастотную передачу.
Радиочастотный чип — это электронный компонент, который преобразует радиосигнал в определенную форму радиоволны и передает ее через резонанс антенны. Он включает в себя усилитель мощности, малошумящий усилитель и антенный переключатель.Архитектура радиочастотного чипа включает две части: приемный канал и передающий канал.
Блок-схема радиочастотной цепи
Структура и принцип работы приемной цепи.
При приеме антенна преобразует электромагнитную волну, посылаемую базовой станцией, в слабый сигнал переменного тока, который фильтруется, усиливается на высокой частоте и передается на промежуточную частоту для демодуляции с целью получения принимаемой информации в полосе частот (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N); она передается в логическую аудиосхему для дальнейшей обработки.
Данная схема охватывает ключевые моменты:
1. Структура приемной схемы;
2. Функции и назначение каждого компонента;
3. Процесс приема сигнала.
Структура цепи
Приёмная схема состоит из антенны, антенного переключателя, фильтра, высокоамперного усилителя (малошумящего усилителя), интегральной схемы промежуточной частоты (приёмного демодулятора) и других схем.В ранних мобильных телефонах использовались первичная и вторичная схемы смешивания, предназначенные для уменьшения принимаемой частоты и последующей её демодуляции (как показано на рисунке ниже).
Блок-схема приемной схемы
2. Функции и функции каждого компонента
1). Антенна мобильного телефона:состав:(На фото ниже)Антенны мобильных телефонов делятся на два типа: внешние и внутренние; они состоят из основания антенны, соленоида и пластикового корпуса.
а) При приеме электромагнитные волны, посылаемые базовой станцией, преобразуются в слабые сигналы переменного тока.
б) При передаче переменный ток, усиленный усилителем мощности, преобразуется в электромагнитный волновой сигнал.
2) Переключатель антенны:
состав:(На фото ниже)Антенный переключатель мобильного телефона (сумматор, дуплексный фильтр) состоит из четырех электронных переключателей.
Полное переключение приема и передачи;
Полное переключение приема сигнала 900M/1800M.
Логическая схема посылает управляющие сигналы (GSM-RX-EN; DCS-RX-EN; GSM-TX-EN; DCS-TX-EN) в зависимости от рабочего состояния мобильного телефона, чтобы активировать соответствующие каналы и обеспечить бесперебойную передачу и прием сигналов.
Потому что мобильный телефон не может работать в одном и том же временном интервале одновременно при приеме и передаче (то есть, он не передает при приеме и не принимает при передаче).Поэтому в более поздних моделях мобильных телефонов два переключателя в приемном тракте были удалены, остались только два переключателя в передающем тракте; задачу коммутации в приемном тракте выполняла лампа высокого усиления.
3), фильтр:
состав:В мобильных телефонах имеются высокочастотные и среднечастотные фильтры.эффект:Отфильтруйте другие бесполезные сигналы и получите чистые принимаемые сигналы.Более поздние модели мобильных телефонов являются телефонами с нулевым промежуточным фильтром (ПЧ); следовательно, в мобильном телефоне отсутствует ПЧ-фильтр.
4), высокочастотная усилительная лампа (лампа для усиления высоких частот, малошумящий усилитель):
состав:
В мобильных телефонах используются две высокоэффективные усилительные лампы:Высокоскоростная разрядная трубка 900 м, высокоскоростная разрядная трубка 1800 м.Все они представляют собой триодные усилительные схемы с общим эмиттером; позже в новых мобильных телефонах в промежуточный частотный диапазон были интегрированы высокоэффективные лампы.
Схема источника питания лампового усилителя высокой частоты
Усильте слабый ток, индуцированный антенной, чтобы обеспечить требуемую амплитуду сигнала для последующей схемы.
Полное переключение приемного сигнала 900M/1800M.
принцип:
питаться от:Базовые напряжения смещения двух мощных ламп 900M/1800M используют один канал, обеспечиваемый одновременным каналом ПЧ; а напряжение смещения коллекторов обеих ламп передается процессором ПЧ по двум каналам в зависимости от состояния приема мобильного телефона. Его назначение — обеспечить переключение принимаемых сигналов 900M/1800M.
После фильтрации посторонних помех с помощью фильтра, чистый принимаемый сигнал в диапазоне 935–960 МГц связывается через конденсатор и поступает на соответствующую лампу высокого усиления для усиления, а затем через конденсаторную связь передается на промежуточную частоту для последующей обработки.
5), ПЧ (ВЧ-интерфейс, ВЧ-процессор):
состав:Он состоит из приемного демодулятора, передающего модулятора, передающего фазового детектора и других схем; новый мобильный телефон также интегрирует в себя ламповый усилитель, генератор частоты, генератор 26 МГц и схему деления частоты (как показано ниже).
а) Внутренний усилительный блок усиливает слабый ток, создаваемый антенной;
б) При приеме демодулировать принятый сигнал несущей частоты (с соответствующей информацией) в диапазоне 935–960 МГц (GSM) и сигнал локального генератора (без информации) для получения принятой информации в основной полосе частот 67.707 кГц;
c) При передаче модулируйте передаваемую информацию, обработанную логической схемой, и сигнал локального генератора в промежуточную частоту передачи;
d) объединить кварцевые резонаторы 13M/26M для генерации тактового сигнала 13M (схема опорного тактового сигнала);e) На основе опорного сигнала, посылаемого процессором, генерируется сигнал локального генератора, соответствующий рабочему каналу мобильного телефона.
3. Процесс приема сигнала
Когда мобильный телефон принимает сигнал, антенна преобразует электромагнитную волну, посылаемую базовой станцией, в слабый сигнал переменного тока, который проходит через приемный тракт переключателя антенны и поступает на высокочастотный фильтр для удаления других бесполезных помех, чтобы получить чистый принимаемый сигнал в диапазоне 935–960 МГц (GSM), который затем через конденсатор подключается к промежуточной частоте. После усиления соответствующей лампой высокого уровня он поступает на демодулятор для демодуляции сигнала локального генератора (без информации) для получения информации о принимаемом сигнале в полосе частот 67.707 кГц (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N); затем он поступает в логическую аудиосхему для дальнейшей обработки.
Структура и принцип работы передающей схемы.
При передаче информация из основной полосы частот, обработанная логической схемой, модулируется в промежуточную частоту передачи, а генератор управляемого напряжением (TX-VCO) используется для преобразования частоты сигнала промежуточной частоты передачи в частотный сигнал 890–915 МГц (GSM).После усиления в усилителе мощности излучение преобразуется в электромагнитные волны и излучается антенной.
Данная схема охватывает ключевые моменты:
(1), структура схемы;
(2) Функции и функции каждого компонента;
(3). Процесс передачи сигнала.
Структура цепи
Передающая схема состоит из передающего модулятора, передающего фазового детектора, передающего управляемого напряжением генератора (TX-VCO), усилителя мощности, регулятора мощности, передающего трансформатора и других схем, работающих в промежуточном частотном диапазоне.(На фото ниже)
Блок-схема передающей цепи
1). Модулятор передачи:состав:Передающий модулятор находится внутри промежуточной частоты (ПЧ), что эквивалентно модулятору модуляции (МО) в широкополосной сети.эффект:В процессе передачи информация из основной полосы частот (TXI-P; TXI-N; TXQ-P; TXQ-N), обработанная логической схемой, и сигнал локального генератора модулируются в промежуточную частоту передачи.
2). Генератор, управляемый напряжением передачи (TX-VCO):состав:Передающий управляемый напряжением генератор представляет собой емкостной трехточечный генератор, выходная частота которого регулируется напряжением; он интегрируется в небольшую печатную плату в процессе производства и имеет пять выводов:Контакты питания, заземления, выходной контакт, управляющий контакт, контакт переключения частотного диапазона 900 МГц/1800 МГц.При наличии подходящего рабочего напряжения устройство будет колебаться и генерировать соответствующий частотный сигнал.
эффект:Преобразовать передаваемый ПЧ-сигнал, модулированный ПЧ-модулятором, в сигнал частоты 890–915 МГц (GSM), который может принимать базовая станция.
принцип:Как известно, базовая станция может принимать только сигналы на частотах 890–915 МГц (GSM), но она не может принимать промежуточный сигнал, модулированный ПЧ-модулятором (например, Samsung передает ПЧ-сигнал на частоте 135 МГц). Поэтому для преобразования частоты передаваемого ПЧ-сигнала в частотный диапазон 890–915 МГц (GSM) используется генератор управляемого напряжением (TX-VCO).
При передаче блок питания выдает напряжение 3 В для обеспечения работы генератора управляемого напряжением передатчика (TX-VCO), генерирующего частотный сигнал 890–915 МГц (GSM) двумя способами:
а) Образец отправляется обратно во внутренний промежуточный генератор, смешивается с сигналом локального генератора для получения сигнала дискриминации частоты передачи, равного промежуточной частоте передачи, и отправляется на фазовый детектор для сравнения с промежуточной частотой передачи; если частота колебаний TX-VCO не совпадает с рабочим каналом мобильного телефона, фазовый детектор генерирует скачок напряжения 1-4 В (постоянное напряжение с информацией о передаче переменного тока) для управления емкостью варикапного диода внутри TX-VCO с целью регулировки точности частоты.
б) После усиления усилителем мощности излучение преобразуется в электромагнитные волны и излучается антенной.
Это видно из вышесказанного:Генерируемая TX-VCO частота дискретизируется и передается обратно на промежуточную частоту (IF), после чего генерируется напряжение для управления работой TX-VCO. Таким образом, образуется замкнутый контур, управляющий фазой частоты, поэтому эта схема также называется схемой фазовой автоподстройки частоты (TX-VCO).
3), усилитель мощности (power amplifier):
состав:В настоящее время усилители мощности мобильных телефонов представляют собой двухдиапазонные усилители мощности (усилители мощности 900 МГц и 1800 МГц, объединенные в одном корпусе), которые делятся на два типа: усилители в виниловом корпусе и усилители мощности в железном корпусе; разные модели усилителей мощности не взаимозаменяемы.
эффект:Усилить частотный сигнал, генерируемый TX-VCO, для получения достаточного тока мощности, который преобразуется антенной в электромагнитные волны и излучается наружу.
Стоит отметить:Усилитель мощности усиливает амплитуду передаваемого частотного сигнала, а не его частоту.
Условия работы усилителя мощности:
а) рабочее напряжение (VCC):Усилитель для мобильного телефона питается непосредственно от батареи (3.6 В);
б) наземный терминал (GND):вызывая образование замкнутого контура тока;
c) сигнал двухчастотного преобразования мощности (BANDSEL):Настройте усилитель мощности для работы на частотах 900 МГц или 1800 МГц;
d) сигнал управления мощностью (PAC):Регулируйте величину усиления (рабочий ток) усилителя мощности;
e) входной сигнал (IN); выходной сигнал (OUT).
4). Передающий трансформатор:состав:Две катушки с одинаковым диаметром проволоки и числом витков расположены близко друг к другу и образованы на основе принципа взаимной индуктивности.эффект:Передайте образец тока передаваемой мощности усилителя мощности в систему управления питанием.принцип:Когда ток мощности передатчика усилителя проходит через трансформатор передатчика во время передачи, на его вторичной обмотке индуцируется ток той же величины, что и ток мощности, который детектируется (выпрямляется на высокой частоте) и передается в блок управления мощностью.
5), сигнал уровня мощности:Так называемый уровень мощности означает, что инженеры при программировании мобильного телефона делят принимаемый сигнал на восемь уровней. Каждый уровень приема соответствует уровню мощности передачи (как показано в таблице ниже). Во время работы мобильного телефона процессор определяет расстояние между мобильным телефоном и базовой станцией на основе уровня принимаемого сигнала и посылает сигнал соответствующего уровня передачи для определения величины усиления усилителя мощности (то есть, при сильном приеме сигнал слабый, при слабом передаче).
Прилагается таблица уровней мощности:
эффект:Сравните сигнал выборки тока передаваемой мощности с сигналом уровня мощности, чтобы получить подходящий сигнал напряжения для управления величиной усиления усилителя мощности.
принцип:Когда во время передачи через передающий трансформатор проходит силовой ток, индуцированный в его вторичной обмотке ток регистрируется (высокочастотное выпрямление) и передается в блок управления мощностью; одновременно с этим в блок управления мощностью также передается сигнал заданного уровня мощности, полученный в процессе программирования; эти два сигнала сравниваются внутри блока управления для генерации напряжения, регулирующего величину усиления усилителя мощности, благодаря чему рабочий ток усилителя мощности остается умеренным, что не только экономит энергию, но и продлевает срок службы усилителя мощности (чем выше напряжение управления мощностью, тем больше мощность усилителя мощности).
3. Процесс передачи сигнала
При передаче информация о полосе частот (TXI-P; TXI-N; TXQ-P; TXQ-N), обработанная логической схемой, поступает на передающий модулятор в промежуточном частотном диапазоне и модулируется сигналом локального генератора в промежуточную частоту передачи.Если базовая станция, принимающая сигнал промежуточной частоты, не может его принять, необходимо использовать TX-VCO для повышения частоты передаваемого сигнала промежуточной частоты до 890–915 МГц (GSM), чтобы базовая станция смогла его принять.Когда TX-VCO работает, частотный сигнал, генерируемый в диапазоне 890-915 МГц (GSM), передается двумя способами:
а) Один канал выборки отправляется обратно во внутренний промежуточный транзистор, смешивается с сигналом локального генератора для получения сигнала дискриминации частоты передачи, равного промежуточной частоте передачи, и отправляется на фазовый детектор для сравнения с промежуточной частотой передачи; если частота колебаний TX-VCO не совпадает с рабочим каналом мобильного телефона, фазовый детектор генерирует скачок напряжения 1-4 В для управления емкостью варикапного диода внутри TX-VCO с целью регулировки частоты.
б) Двусторонний усилитель входной мощности усиливается и преобразуется в электромагнитные волны антенной для излучения.Для регулирования коэффициента усиления усилителя мощности, при прохождении силового тока через передающий трансформатор во время передачи, регистрируется ток, индуцированный во вторичной обмотке (высокочастотное выпрямление), и этот сигнал передается в блок управления мощностью; одновременно с этим в блок управления мощностью также передается сигнал заданного уровня мощности, полученный во время программирования; эти два сигнала сравниваются внутри блока управления для генерации напряжения, регулирующего коэффициент усиления усилителя мощности, что позволяет поддерживать умеренный рабочий ток усилителя мощности, что не только экономит энергию, но и продлевает срок службы усилителя мощности.
Текущее состояние цепочки поставок в отечественной индустрии радиочастотных микросхем
В сфере радиочастотных чипов рынок в основном монополизирован зарубежными гигантами. Что касается отечественных радиочастотных чипов, ни одна компания не может самостоятельно поддерживать модель IDM, в основном это компании, занимающиеся разработкой без собственного производства; отечественные компании сформировали модель «мягкого IDM» посредством сотрудничества в области проектирования, производства и упаковки.
Что касается упаковки радиочастотных чипов, то, с одной стороны, частота радиочастотных чипов 5G увеличивается, что приводит к большему влиянию соединительных проводов в схеме на ее характеристики. При упаковке необходимо уменьшить длину сигнальных соединительных проводов; с другой стороны, усилитель мощности, малошумящий усилитель, переключатель и фильтр необходимо упаковывать в модуль. С одной стороны, это уменьшает габариты, а с другой — упрощает использование для производителей конечной продукции.Для уменьшения паразитных эффектов, связанных с радиочастотными параметрами, необходимо использовать технологии корпусирования Flip-Chip, Fan-In и Fan-Out.
При использовании технологии Flip-Chip с процессами Fan-In и Fan-Out отпадает необходимость в сигнальных соединениях через золотые проволочные контакты, что снижает паразитные электрические эффекты, вызываемые золотыми проволочными контактами, и улучшает радиочастотные характеристики чипа. В эпоху 5G высокопроизводительные Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out в сочетании с технологией SIP станут будущим трендом в области упаковки.
Данный контент взят из интернета.фильтрДанный сайт предоставляет возможность только перепечатки. Мнения, позиция, используемые технологии и т.д. в этой статье не имеют никакого отношения к данному сайту. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации!
Рекомендации
