Servis Hattı
Haberler
Haberler
Radyo frekans çipleri için bu makale yeterli!
2021-12-28
640
Arama yapmayı, kısa mesaj göndermeyi, ağ hizmetlerini ve uygulama uygulamalarını destekleyebilen bir cep telefonu genellikle beş bölümden oluşur:RF, temel bant, güç yönetimi, çevre birimleri, yazılım.
RF:Genellikle bilginin gönderildiği ve alındığı kısım;
Ana bant:Genellikle bu, bilgi işlem bölümüdür;
Güç yönetimi:Genellikle bu, güç tasarrufu kısmıdır. Cep telefonları sınırlı enerjiye sahip cihazlar olduğundan, güç yönetimi çok önemlidir;Çevre Birimleri:Genellikle LCD ekran, klavye, kasa vb. içerir;yazılımı:Genellikle sistemleri, sürücüleri, ara yazılımları ve uygulamaları içerir.
Cep telefonu terminallerinde en önemli çekirdekler radyo frekansı çipleri ve baz bant çipleridir.Radyo frekans çipi, radyo frekans alıcı-vericisi, frekans sentezi ve güç yükseltmesinden sorumludur; temel bant çipi ise sinyal işleme ve protokol işlemesinden sorumludur.Peki, RF çipleri ile baz bant çipleri arasındaki ilişki nedir?
RF çipleri ve baz bant çipleri arasındaki ilişki
Radio frequency (Radio Frenquency) and baseband (Base Band) are both literal translations from English.Bunlar arasında radyo frekansının en eski uygulaması, kablosuz radyo yayınıdır (FM/AM). Bu, bugüne kadar radyo frekansı teknolojisinin ve hatta radyo alanının en klasik uygulaması olarak kabul edilmektedir.
Temel bant, bant merkez noktası 0 Hz'de olan sinyaldir, dolayısıyla temel bant en temel sinyaldir.Bazı kişiler temel bant sinyaline "modüle edilmemiş sinyal" de derler. Bu kavram eskiden doğruydu. Örneğin, AM modüle edilmiş bir sinyaldir (modülasyona gerek yoktur ve içerik, alımdan sonra ses üreten bileşen aracılığıyla okunabilir).
Ancak modern iletişim alanında, baz bant sinyalleri genellikle spektrumun merkez noktası 0 Hz olan dijital olarak modüle edilmiş sinyalleri ifade eder.Ayrıca, temel bantın analog veya dijital olması gerektiğine dair net bir kavram da yok. Her şey, özel uygulama mekanizmasına bağlı.
Daha yakından bakıldığında, baz bant çipi modemi de içerir ancak sadece modemle sınırlı değildir; kanal kodeği, kaynak kodeği ve bazı sinyal işleme işlevlerini de kapsar.Radyo frekans çipi, temel bant modülasyon sinyalinin en basit yukarı ve aşağı dönüştürme işlemi olarak düşünülebilir.
Modülasyon, iletilecek sinyalin belirli kurallara göre taşıyıcı üzerine modüle edilmesi ve ardından kablosuz alıcı-verici (RF Alıcı-Verici) aracılığıyla gönderilmesi işlemidir. Demodülasyon ise bunun tersi işlemdir.
Çalışma prensibi ve devre analizi
Radyo frekansı (RF), yüksek frekanslı alternatif elektromanyetik dalga olan radyo frekans akımını ifade eder. Uzaya yayılabilen elektromanyetik frekansları temsil eden Radyo Frekansı'nın kısaltmasıdır. Frekans aralığı 300 kHz ile 300 GHz arasındadır.Saniyede 1,000 kereden daha az değişen alternatif akıma düşük frekanslı akım, 10,000 kereden fazla değişen alternatif akıma ise yüksek frekanslı akım denir ve radyo frekansı da bu tür yüksek frekanslı akımlardan biridir.Yüksek frekans (10 kHz'den büyük); radyo frekansı (300 kHz-300 kHz), yüksek frekansın üst frekans bandıdır; mikrodalga frekans bandı (300 MHz-300 kHz), radyo frekansının üst frekans bandıdır.Radyo frekans teknolojisi kablosuz iletişim alanında yaygın olarak kullanılmaktadır ve kablolu televizyon sistemleri radyo frekans iletimini kullanmaktadır.
Radyo frekans çipi, radyo sinyali iletişimini belirli bir radyo sinyali dalga biçimine dönüştüren ve anten rezonansı yoluyla gönderen elektronik bir bileşendir. Güç amplifikatörü, düşük gürültülü amplifikatör ve anten anahtarı içerir.Radyo frekans çipi mimarisi iki bölümden oluşur: alıcı kanal ve verici kanal.
RF devre blok şeması
Alıcı devrenin yapısı ve çalışma prensibi
Anten, sinyal alımı sırasında baz istasyonu tarafından gönderilen elektromanyetik dalgayı zayıf bir alternatif akım sinyaline dönüştürür; bu sinyal filtrelenir, yüksek frekansta yükseltilir ve demodülasyon için ara frekansa gönderilerek alınan temel bant bilgisi (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N) elde edilir; daha sonra işleme için mantıksal ses devresine gönderilir.
Bu devre şu temel noktaları ele alıyor:
1. Alıcı devre yapısı;
2. Her bir bileşenin işlevleri ve görevleri;
3. Sinyal alma işlemi.
devre yapısı
Alıcı devre, anten, anten anahtarı, filtre, yüksek yükselteç tüpü (düşük gürültülü yükselteç), ara frekans entegre bloğu (alıcı demodülatör) ve diğer devrelerden oluşur.İlk cep telefonlarında, alıcı frekansını düşürmek ve ardından demodüle etmek amacıyla birincil ve ikincil karıştırma devreleri bulunuyordu (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi).
Alıcı devresi blok diyagramı
2. Her bir bileşenin işlevleri ve görevleri
1). Cep telefonu anteni:yapısı:(Aşağıdaki resim)Cep telefonu antenleri iki tipe ayrılır: harici ve dahili antenler; bunlar bir anten tabanı, bir solenoid ve plastik bir kılıftan oluşur.
a) Alım sırasında, baz istasyonu tarafından gönderilen elektromanyetik dalgalar zayıf alternatif akım sinyallerine dönüştürülür.
b) İletim sırasında, güç amplifikatörü tarafından yükseltilen alternatif akım, elektromanyetik dalga sinyaline dönüştürülür.
2) Anten anahtarı:
yapısı:(Aşağıdaki resim)Cep telefonu anten anahtarı (birleştirici, çift yönlü filtre) dört elektronik anahtardan oluşur.
Tam alma ve aktarma anahtarlaması;
900M/1800M sinyal alımında tam geçiş.
Mantık devresi, cep telefonunun çalışma durumuna göre sırasıyla kontrol sinyalleri (GSM-RX-EN; DCS-RX-EN; GSM-TX-EN; DCS-TX-EN) gönderir, böylece ilgili kanallar açılır ve alıcı ve verici sinyalleri birbirine müdahale etmeden kendi yollarında ilerler.
Çünkü cep telefonu aynı anda hem alım hem de iletim yapamaz (yani, alım yaparken iletim yapmaz ve iletim yaparken alım yapmaz).Bu nedenle, daha sonra üretilen yeni cep telefonlarında alıcı yolundaki iki anahtar kaldırılmış ve yalnızca iki verici anahtar bırakılmıştır; alıcı anahtarlama görevi yüksek yükseltici tüp tarafından tamamlanmıştır.
3), filtre:
yapısı:Cep telefonlarında yüksek frekans filtreleri ve orta frekans filtreleri bulunur.Efekt:Diğer işe yaramayan sinyalleri filtreleyerek saf alınan sinyalleri elde edin.Daha yeni çıkan cep telefonlarının tamamı sıfır IF filtreli telefonlardır; bu nedenle cep telefonunda IF filtresi bulunmamaktadır.
4), yüksek frekanslı yükseltici tüp (yüksek frekanslı yükseltici tüp, düşük gürültülü yükseltici):
yapısı:
Cep telefonlarında iki adet yüksek amplifikatör tüpü bulunur:900 metre yüksek deşarj tüpü, 1800 metre yüksek deşarj tüpü.Bunların hepsi triyot ortak emitörlü yükseltici devrelerdir; daha sonra üretilen yeni cep telefonları, ara frekansın içine yüksek yükseltici tüpler entegre etmiştir.
Yüksek frekanslı amplifikatör tüpü güç kaynağı şeması
Antenin oluşturduğu zayıf akımı, sonraki devrenin sinyal genliği gereksinimlerini karşılayacak şekilde yükseltin.
900M/1800M alıcı sinyal geçişi tamamlandı.
prensip:
tarafından desteklenmektedir:900M/1800M'lik iki yüksek yükseltici tüpün taban bias voltajları, IF eşzamanlı kanalı tarafından sağlanan tek bir kanalı paylaşır; ve iki tüpün kollektörlerinin bias voltajı, cep telefonunun alım durumuna göre IF CPU tarafından iki kanalda gönderilir. Bunun amacı, 900M/1800M alım sinyallerinin anahtarlanmasını tamamlamaktır.
Filtre aracılığıyla diğer parazitler giderildikten sonra, saf 935M-960M alınan sinyal bir kapasitör aracılığıyla bağlanır ve yükseltme için ilgili yüksek amplifikatör tüpüne gönderilir, ardından kapasitör bağlantısı yoluyla sonraki aşama işleme için ara frekansa gönderilir.
5), IF (RF arayüzü, RF sinyal işlemcisi):
yapısı:Yeni cep telefonu, alıcı demodülatör, verici modülatör, verici faz dedektörü ve diğer devrelerden oluşmaktadır; ayrıca yüksek amplifikatör tüpü, frekans sentezi, 26M osilasyon ve frekans bölme devresini de bünyesinde barındırmaktadır (aşağıda gösterildiği gibi).
a) Dahili yüksek yükseltici tüp, anten tarafından oluşturulan zayıf akımı yükseltir;
b) Alım sırasında, 935M-960M (GSM) aralığındaki alınan taşıyıcı frekans sinyalini (karşıt bilgi ile birlikte) ve yerel osilatör sinyalini (bilgi olmadan) demodüle ederek 67.707KHZ'lik alınan temel bant bilgisini elde edin;
c) İletim sırasında, mantık devresi ve yerel osilatör sinyali tarafından işlenen iletim bilgilerini bir iletim ara frekansına modüle edin;
d) 13M/26M kristali birleştirerek 13M saat sinyali oluşturun (referans saat devresi);e) CPU tarafından gönderilen referans sinyaline dayanarak, cep telefonunun çalışma kanalına uygun bir yerel osilatör sinyali üretilir.
3. Sinyal alma işlemi
Cep telefonu sinyal alırken, anten baz istasyonu tarafından gönderilen elektromanyetik dalgayı zayıf bir AC akım sinyaline dönüştürür. Bu sinyal, anten anahtarı alıcı yolundan geçerek yüksek frekanslı bir filtreye gönderilir ve diğer gereksiz parazitler filtrelenerek saf bir 935M-960M (GSM) alınan sinyal elde edilir. Bu sinyal, bir kapasitör vasıtasıyla ara frekansa aktarılır. İlgili yüksek yükseltici tüp tarafından yükseltildikten sonra, yerel osilatör sinyalini (bilgi içermeyen) demodüle etmek için demodülatöre gönderilir ve 67.707 kHz alınan temel bant bilgisi (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N) elde edilir; daha sonra işleme için mantıksal ses devresine gönderilir.
Verici devresinin yapısı ve çalışma prensibi
İletim sırasında, mantık devresi tarafından işlenen iletim taban bant bilgisi, bir iletim ara frekansına modüle edilir ve TX-VCO, iletim ara frekans sinyalinin frekansını 890M-915M (GSM) frekans sinyaline dönüştürmek için kullanılır.Güç amplifikatörü tarafından yükseltildikten sonra, elektromanyetik dalgalara dönüştürülür ve anten tarafından yayılır.
Bu devre şu temel noktaları ele alıyor:
(1), devre yapısı;
(2) Her bir bileşenin işlevleri ve görevleri;
(3). Sinyal iletim süreci.
devre yapısı
İletim devresi, iletim modülatörü, iletim faz dedektörü, iletim gerilim kontrollü osilatör (TX-VCO), güç yükseltici (power amplifier), güç kontrolörü (power control), iletim transformatörü ve ara frekans içindeki diğer devrelerden oluşur.(Aşağıdaki resim)
Verici devre blok diyagramı
1). İletim modülatörü:yapısı:İletim modülatörü, geniş bant ağındaki MOD'a eşdeğer olan IF'nin içindedir.Efekt:İletim sırasında, mantık devresi tarafından işlenen iletim taban bant bilgileri (TXI-P; TXI-N; TXQ-P; TXQ-N) ve yerel osilatör sinyali, bir iletim ara frekansına modüle edilir.
2). İletim gerilimi kontrollü osilatör (TX-VCO):yapısı:İletim gerilimi kontrollü osilatör, çıkış frekansı gerilimle kontrol edilen kapasitif üç noktalı bir osilatör devresidir; üretim sırasında küçük bir devre kartına entegre edilir ve beş pine bağlanır:Güç kaynağı pini, topraklama pini, çıkış pini, kontrol pini, 900M/1800M frekans bandı değiştirme pini.Uygun bir çalışma voltajı olduğunda, salınım yapacak ve buna karşılık gelen bir frekans sinyali üretecektir.
Efekt:Ara frekans modülatörü tarafından modüle edilen iletilen ara frekans sinyalini, baz istasyonunun alabileceği 890M-915M (GSM) frekans sinyaline dönüştürün.
prensip:Hepimizin bildiği gibi, baz istasyonu yalnızca 890M-915M (GSM) frekans sinyallerini alabilir, ancak baz istasyonu IF modülatörü tarafından modüle edilen IF sinyalini (örneğin Samsung'un 135M IF sinyali iletmesi gibi) alamaz. Bu nedenle, iletilen IF sinyalinin frekansını 890M-915M (GSM) frekans sinyaline dönüştürmek için bir TX-VCO kullanılır.
İletim sırasında, güç kaynağı bölümü, TX-VCO'nun çalışması için 3VTX voltajı gönderir ve bu sayede iki şekilde 890M-915M (GSM) frekans sinyali üretilir:
a) Örnek, dahili IF'ye geri gönderilir, yerel osilatör sinyaliyle karıştırılarak iletim ara frekansına eşit bir iletim frekansı ayrım sinyali üretilir ve iletim ara frekansıyla karşılaştırma için faz dedektörüne gönderilir; eğer TX-VCO'nun salınım frekansı cep telefonunun çalışma kanalıyla eşleşmiyorsa, faz dedektörü, frekans doğruluğunu ayarlama amacına ulaşmak için TX-VCO içindeki varaktör diyotunun kapasitansını kontrol etmek üzere 1-4V'luk bir sıçrama gerilimi (AC iletim bilgisine sahip DC gerilim) üretir.
b) Güç amplifikatörü tarafından yükseltildikten sonra, elektromanyetik dalgalara dönüştürülür ve anten aracılığıyla dışarı yayılır.
Yukarıdan görülebilir:TX-VCO tarafından üretilen frekans örneklenir ve IF'ye geri gönderilir, ardından TX-VCO'nun çalışmasını kontrol etmek için voltaj üretilir. Bu, kapalı bir döngü oluşturur ve frekans fazını kontrol eder, bu nedenle bu devreye iletim faz kilitlemeli döngü devresi de denir.
3), güç amplifikatörü (güç amplifikatörü):
yapısı:Şu anda cep telefonlarının güç amplifikatörleri, çift bantlı güç amplifikatörleridir (900M güç amplifikatörü ve 1800M güç amplifikatörü bir arada), bunlar da iki tipe ayrılır: vinil güç amplifikatörü ve demir kasalı güç amplifikatörü; farklı modellerdeki güç amplifikatörleri birbirleriyle değiştirilemez.
Efekt:TX-VCO tarafından salınan frekans sinyalini yükselterek yeterli güç akımı elde edilir; bu akım anten tarafından elektromanyetik dalgalara dönüştürülür ve dışarıya yayılır.
Kayda değer:Güç yükselticisi, iletilen frekans sinyalinin frekansını değil, genliğini yükseltir.
Güç amplifikatörünün çalışma koşulları:
a) Çalışma gerilimi (VCC):Cep telefonu amplifikatörü doğrudan bataryadan (3.6V) güç alır;
b), topraklama terminali (GND):Akımın bir döngü oluşturmasına neden olur;
c), çift frekanslı güç dönüştürme sinyali (BANDSEL):Güç amplifikatörünün 900M veya 1800M'de çalışacak şekilde kontrol edin;
d), güç kontrol sinyali (PAC):Güç amplifikatörünün yükseltme miktarını (çalışma akımını) kontrol edin;
e) giriş sinyali (IN); çıkış sinyali (OUT).
4). İletim transformatörü:yapısı:Tel çapları ve sarım sayıları eşit olan iki bobin, birbirine yakın yerleştirilir ve karşılıklı endüktans prensibi kullanılarak oluşturulur.Efekt:Güç amplifikatöründen güç akımı örneğini güç kontrolüne gönderin.prensip:İletim sırasında güç amplifikatörünün verici güç akımı verici transformatöründen geçtiğinde, güç akımıyla aynı büyüklükte bir akım transformatörün ikincil tarafında indüklenir; bu akım algılanır (yüksek frekanslı doğrultulur) ve güç kontrolüne gönderilir.
5), güç seviyesi sinyali:Sözde güç seviyesi, mühendislerin cep telefonunu programlarken alınan sinyali sekiz seviyeye ayırması anlamına gelir. Her alım seviyesi, bir iletim gücü seviyesine karşılık gelir (aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi). Cep telefonu çalışırken, CPU, alınan sinyalin gücüne bağlı olarak cep telefonu ile baz istasyonu arasındaki mesafeyi belirler ve güç amplifikatörünün yükseltme miktarını belirlemek için uygun bir iletim seviyesi sinyali gönderir (yani, alım güçlü olduğunda iletim zayıf olur).
Ekli dosyada güç seviyesi tablosu bulunmaktadır:
Efekt:İletim gücü akımı örnekleme sinyalini güç seviyesi sinyaliyle karşılaştırarak, güç yükselticinin yükseltme miktarını kontrol etmek için uygun bir gerilim sinyali elde edin.
prensip:İletim sırasında güç akımı iletim transformatöründen geçerken, sekonder sargısında oluşan akım algılanır (yüksek frekanslı doğrultma) ve güç kontrolüne gönderilir; aynı zamanda, programlama sırasında önceden ayarlanmış güç seviyesi sinyali de güç kontrolüne gönderilir; iki sinyal dahili olarak karşılaştırılarak, güç amplifikatörünün yükseltme miktarını kontrol etmek için bir voltaj sinyali üretilir, böylece güç amplifikatörünün çalışma akımı orta düzeyde tutulur, bu da sadece güç tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda güç amplifikatörünün kullanım ömrünü de uzatır (güç kontrol voltajı ne kadar yüksekse, güç amplifikatörünün gücü o kadar büyük olur).
3. Sinyal iletim süreci
İletim sırasında, mantık devresi tarafından işlenen iletim taban bant bilgisi (TXI-P; TXI-N; TXQ-P; TXQ-N), ara frekans içindeki iletim modülatörüne gönderilir ve yerel osilatör sinyali ile modüle edilerek iletim ara frekansına dönüştürülür.Ara frekans sinyalini baz istasyonu alamıyorsa, baz istasyonunun sinyali alabilmesi için iletilen ara frekans sinyalinin frekansını 890M-915M (GSM) aralığına yükseltmek amacıyla TX-VCO kullanılmalıdır.TX-VCO çalışırken, 890M-915M (GSM) frekans bandından üretilen frekans sinyali iki yöne doğru ilerler:
a) Örneklemenin bir kanalı dahili IF'ye geri gönderilir, yerel osilatör sinyaliyle karıştırılarak iletim ara frekansına eşit bir iletim frekansı ayrım sinyali üretilir ve iletim ara frekansıyla karşılaştırma için faz dedektörüne gönderilir; eğer TX-VCO'nun salınım frekansı cep telefonunun çalışma kanalıyla eşleşmiyorsa, faz dedektörü, frekansı ayarlamak için TX-VCO içindeki varaktör diyotunun kapasitansını kontrol etmek üzere 1-4V'luk bir sıçrama gerilimi üretir.
b) İki yönlü girişli güç yükselticisi, anten tarafından yükseltilir ve elektromanyetik dalgalara dönüştürülerek yayılır.Güç amplifikatörünün yükseltme miktarını kontrol etmek için, iletim sırasında güç akımı iletim transformatöründen geçerken, ikincil sargısında oluşan akım (yüksek frekanslı doğrultma) algılanır ve güç kontrolüne gönderilir; aynı zamanda, programlama sırasında önceden ayarlanmış güç seviyesi sinyali de güç kontrolüne gönderilir; iki sinyal dahili olarak karşılaştırılarak, güç amplifikatörünün yükseltme miktarını kontrol etmek için bir voltaj sinyali üretilir, böylece güç amplifikatörünün çalışma akımı orta düzeyde tutulur, bu da sadece güç tasarrufu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda güç amplifikatörünün kullanım ömrünü de uzatır.
Yerli RF çip endüstri zincirinin mevcut durumu
Radyo frekans çipleri alanında, pazar büyük ölçüde yurtdışı devlerinin tekelindedir. Yerli radyo frekans çipleri söz konusu olduğunda, hiçbir şirket bağımsız olarak IDM (Entegre Tasarım ve Üretim) işletme modelini destekleyemez; çoğunlukla fabless (üretim tesisi olmayan) tasarım şirketleri mevcuttur; yerli şirketler ise tasarım, döküm ve paketleme alanlarında iş birliği yaparak "yumuşak IDM" işletme modelini oluşturmuştur.
RF çip paketleme açısından, bir yandan 5G RF çiplerinin frekansının artması, devredeki bağlantı tellerinin devre performansını daha fazla etkilemesine neden olur. Paketleme yapılırken sinyal bağlantı tellerinin uzunluğunun azaltılması gerekir; diğer yandan güç amplifikatörü, düşük gürültülü amplifikatör, anahtar ve filtre bir modül halinde paketlenmelidir. Bu, bir yandan boyutu küçültürken, diğer yandan alt kademe terminal üreticileri için kullanım kolaylığı sağlar.RF parametrelerinin parazit etkilerini azaltmak için Flip-Chip, Fan-In ve Fan-Out paketleme teknolojilerinin kullanılması gerekmektedir.
Flip-Chip, Fan-In ve Fan-Out süreçleriyle paketlendiğinde, altın tel bağlama telleri aracılığıyla sinyal bağlantılarına gerek kalmaz; bu da altın tel bağlama tellerinin neden olduğu parazitik elektriksel etkileri azaltır ve çipin RF performansını artırır. 5G çağında, yüksek performanslı Flip-Chip/Fan-In/Fan-Out, Sip paketleme teknolojisiyle birleştiğinde geleceğin paketleme trendi olacaktır.
Bu içerik internetten alınmıştır.filtreBu web sitesi yalnızca yeniden yayınlama olanağı sunmaktadır. Bu makalenin görüşleri, duruşu, teknolojisi vb. bu web sitesiyle hiçbir ilgisi yoktur. Herhangi bir telif hakkı ihlali söz konusuysa, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin!
