IIC-China 2008四城开展无线通信技术大放异彩(下)
2008-12-29
作者：环球资源
各种各样的无线技术为人们的数字生活带来极大的方便。以手机为例，人们可以用双模/多模手机通过GSM、GPRS、EDGE、HSDPA、CDMA2000、WCMDA、TD-SCDMA等蜂窝网络实现全球无缝通讯，还可以用集成WiFi、GPS和移动电视接收功能的手机打VoIP电话、定位导航、收看电视节目。此外，超宽带(UWB)、蓝牙、Zigbee、RFID以及一些专有的2.4GHz无线技术也让人们获得不受连线困扰的高品质工作、娱乐及运动体验。
这些无线设备的广泛流行和射频系统复杂度的提高对包括天线、RF开关、射频功率放大器(PA)、前端滤波器、射频收发器" title="收发器">收发器、射频合成器、调频调谐器" title="调谐器">调谐器、锁相环电路/压控振荡器、低噪声放大器(LNA)在内的RF和微波器件提出了更多要求。在IIC-China 2008深圳与上海会场的RF/微波技术展览馆，便可领略最新的RF/微波技术是如何满足这些热点无线应用" title="无线应用">无线应用的最新需求。
多模方案挑战手机射频子系统
从双频到三频以及现在的四频，蜂窝手机的复杂性迅速攀升。随着带宽和支持模式数量的增加，手机设计对RF信号链中元器件的要求也越来越高，特别是天线及其开关。由于不同带宽的众多RF通路全部需要接入同一个天线，因此最有效的方法是将所有信号都路由至单个RF开关。参展商Peregrine Semiconductor公司的单芯片" title="单芯片">单芯片UltraCMOS PE42693SP9T天线开关是开关架构中最新技术之一，这种开关可以配置成处理多个WCDMA、GSM和外围无线电频带，并具有低插入损耗、高线性度和高隔离度特性。
多模工作方式对PA提出了新的要求，因为不同模式对PA的功率和线性度有不同要求。目前用于EDGE的PA要求高功率、准线性，单个PA模块可以处理所有四频GSM/EDGE信号。比如TriQuint半导体公司的四频GSM/EDGE功率放大器模块(PAM)TQM7M5003能与高通的多模收发芯片组协同工作，并同时支持class 12GPRS模式和E2开环极性EDGE模式。
相比之下， WCDMAPA则要求低功率和高线性度，每个WCDMA信号都需要自己单独的PA。这时可选择飞兆半导体的WCDMA TCMPA模块RMPA2276和WCDMAiLO PA模块RMPA2266。RMPA2276是高度集成的超高效UMTS Band 1 WCDMA/HSDPA功率放大器模块，集成了功率控制ASIC、功率检测器及内部50Ω匹配2级功率放大器。RMPA2266功率放大器模块则瞄准UMTS/WCDMA/HSDPA应用，在两态功率控制中具有最低电流消耗。
NSC的LMX2531芯片采用全球首创的delta-sigma分数N锁相环路结构， 这是专为3G通信网络而开发的全新结构，其优点是相位噪音及寄生信号都很少。LMX2531为低相位噪音的锁相环路/ 压控振荡器二合一芯片，可在765MHz～2790MHz之间的频率范围内操作，噪音更低至-160dBc/Hz以下。
为了满足3G和WiMAX宽带无线基站对高性能的要求，凌力尔特公司提供高线性度有源混频器系列，该系列包含了传统型无源混频器的替代产品， 其中LT5521是一款上变频混频器，它具有在2 4.2 dBm的高IIP3(输入三阶截取点)，并且利用一个集成LO(本机振荡器)缓冲器实现了高转换增益。
除了独立的射频IC和模块外，TI、NXP、瑞萨、飞思卡尔等手机基带芯片厂商也将大部分射频芯片与基带芯片集成在一起，构成单芯片方案" title="单芯片方案">单芯片方案以满足尺寸、成本方面的要求。
GPS方案下一步是系统级芯片，移动电视瞄准单芯片方案
随着消费者对个人导航设备的兴趣与日俱增以及蜂窝服务运营商渴望增加基于位置的服务，GPS技术已经变得越来越重要了。
目前开发GPS产品通常有两种选择：一种是直接采用GPS芯片组来进行设计，如意法半导体(ST)的包含一个高灵敏度的内嵌闪存的单片基带芯片(STA2058)和一个射频前端芯片(STA5620)的Teseo平台； 另一种是采用模块化GPS方案。
Maxim的单芯片全球导航卫星系统(GNSS)接收机MAX2769可用于GPS(L1C/A码和P码)、伽利略以及GLONASS导航卫星系统。该接收器集成了完整的接收链路，包括LNA，因此无需外部LNA，可实现1.4dB的总级联噪声系数(NF)。MAX2769适合于宽范围的应用，包括汽车导航、蜂窝手持设备、便携式导航设备(PND)。
移动接收子系统主要由天线、接收芯片(调谐器和解码器)组成。内置天线的便携式电子设备很受欢迎，但设计一个能满足VHF和UHF频段增益要求的天线却很困难。参展商威世科技公司与其他公司共同开发的UHF天线芯片适用于所有采用UHF频带的移动电视技术，包括DVB-T、DVBH、ISDB-T、MediaFLO以及DMB-TH，它同时支持各种宽频传输频带，包括470MHz至870MHz。
移动电视的调谐和解调有两种方案：一种是采用独立的调谐器和解调器芯片；另一种是单芯片接收器方案。将调谐器和解调器集成在一个芯片上的方案越来越受欢迎。有的单芯片方案甚至还集成了存储器、解码器及其它辅助电路，构成完整的系统级芯片。
TI的Hollywood是业界首款采用标准90纳米工艺将移动电视调谐器与解调器集成的单芯片解决方案，支持DVB-H和ISDB-T，包含DTV1000与DTV1001两款芯片。
ADI和凌讯科技(Legen dSilicon)则合作推出了业界首款符合DMB -TH的移动电视接收机解决方案。该平台采用了ADI的低功耗RF调谐器和凌讯公司的解调器LS8913。此外，ADI还采用它的低功耗Blackfin处理器完成移动电视应用中MPEG-2解码和多媒体处理等功能。
WiFi/WiMAX射频子系统需解决功耗和尺寸问题
WiFi手机不仅可自由访问互联网、拨打VoIP电话，同时还可以作为企业内部的短号分机使用。WiFi的一个重要潜在应用就是在移动设备上实时传送高清视频内容，而游戏和手机将是另外两个最重要的应用领域。但要把WiFi功能集成在以上应用中，将面临功耗、尺寸问题，以及与无线设备共存时的EMI处理等关键问题。
飞兆半导体通过将功率放大器、开关和数字控制器件集成在单一芯片中来减少对其他外部元件的需求并提升性能。该公司高集成双频WLAN功率放大器FMPA2151在4mm×4mm紧凑型封装中集成了2.4GHz和5GHz功率放大器，让设计人员可节省22%的电路板空间。
随着WiMAX标准从固定线路通信协议向增加便携式应用的移动通信协议演进，设备制造商需要减小尺寸、降低功耗的解决方案以满足移动通信终端对成本、尺寸和功耗预算的要求。ADI公司的WiMAX收发器AD9354和AD9355比同类其他收发器功耗更低并且尺寸减少了20%，同时增加了接收器通路以支持多入多出(MIMO)功能。此外，Maxim的直接上变频正交调制器MAX2022、飞思卡尔的射频晶体管系列产品以及TI的TRF11xx、TRF12xx和TRF24xx等RF上/下变频器都针对WiMAX应用。
短距离无线应用精彩纷呈
蓝牙、UWB、Zigbee、RFID、NFC等短距离无线技术广泛用于语音/音频传输、智能家居、工业控制、物流、建筑和工厂。参展商Nordic、Atmel、Microchip、TI、Micrel、NXP、ADI、凌力尔特、威世科技、朗弗科技、Silicon Laboratories、SemtechInternational、Intersil等公司都针对短距离无线应用推出了射频方案。
In-Stat指出，到2009年，经ZigBee规范网络层及其他专有协议实现的IEEE 802.15.4无线个人局域网市场有望增长200% ， 年交付量有望突破1.5亿个。Microchip公司首个射频收发器MRF24J40是一个针对ZigBee协议及专有无线协议的2.4GHz IEEE 802.15.4收发器，该产品适用于要求低功耗和卓越射频性能的射频应用领域。
Atmel的超高频(UHF)ASK/FSK接收器/发射器系列ATA8x0x包括一个中频滤波器、低相位噪声压控振荡器、锁相环和环路滤波器。它们完全整合的滤波器可提供大带宽和多种接收选择的最佳结合，使工业应用所需的较远发射和接收距离成为了可能。RFID器件ATA5558具有1KB存储器，允许存储大量数据，它的密码保护功能可防止非法读写用户定义的内存页，以提高安全性。Nordic Semiconductor的单芯片2.4GHz收发器nRF-24LU1支持USB和PC之间的12Mb/s全速USB传输， 并集成了一个高度优化的8051MCU内核。无线传输带宽为2Mb/s。采用AES加密技术实现更高的数据传输安全。
相比于电源管理和TVS保护器件而言，无线射频是Semtech涉足的新兴业务领域。该公司XE1205是一款窄频段高性能多通道UHF段接收器，而SX1223则是一款为ISM波段无线应用而设计的高性能多通道RF发射器，二者的主要应用领域是自动读表系统、楼宇自动化、安防系统，工业监视和控制、远程无钥进入系统等。
Vishay的新型2.4GHz ISM收发器IC RFW- NC面向对成本高度敏感的RF应用。该RFW-NC是一款短程半双工射频收发器，可支持各种无线应用的工作信道，其中包括玩具、家庭自动化与安全、无线传感器以及无线键盘和鼠标。
Micrel公司的MICRF213是一个工作在315MHz频段3.3V的QwikRadio系列接收器。所有Micrel QwikRadio系列射频接收器的设计旨在满足射频应用开发的成本和设计周期要求。典型应用包括遥感勘测、无线感应、环境监测，消费类娱乐遥控、远程驱动和灯光控制、遥控钥匙以及胎压监测系统。
Intersil公司的ISL550xx系列中的新型射频放大器集成了静电保护(ESD)功能，能抵御高达3kV的静电干扰，并具有自偏置结构和多种阻抗选择，也可用于ISM(工业、科学和医疗)频段应用和蓝牙/无线局域网等应用中。
这些无线设备的广泛流行和射频系统复杂度的提高对包括天线、RF开关、射频功率放大器(PA)、前端滤波器、射频收发器" title="收发器">收发器、射频合成器、调频调谐器" title="调谐器">调谐器、锁相环电路/压控振荡器、低噪声放大器(LNA)在内的RF和微波器件提出了更多要求。在IIC-China 2008深圳与上海会场的RF/微波技术展览馆，便可领略最新的RF/微波技术是如何满足这些热点无线应用" title="无线应用">无线应用的最新需求。
多模方案挑战手机射频子系统
从双频到三频以及现在的四频，蜂窝手机的复杂性迅速攀升。随着带宽和支持模式数量的增加，手机设计对RF信号链中元器件的要求也越来越高，特别是天线及其开关。由于不同带宽的众多RF通路全部需要接入同一个天线，因此最有效的方法是将所有信号都路由至单个RF开关。参展商Peregrine Semiconductor公司的单芯片" title="单芯片">单芯片UltraCMOS PE42693SP9T天线开关是开关架构中最新技术之一，这种开关可以配置成处理多个WCDMA、GSM和外围无线电频带，并具有低插入损耗、高线性度和高隔离度特性。
多模工作方式对PA提出了新的要求，因为不同模式对PA的功率和线性度有不同要求。目前用于EDGE的PA要求高功率、准线性，单个PA模块可以处理所有四频GSM/EDGE信号。比如TriQuint半导体公司的四频GSM/EDGE功率放大器模块(PAM)TQM7M5003能与高通的多模收发芯片组协同工作，并同时支持class 12GPRS模式和E2开环极性EDGE模式。
相比之下， WCDMAPA则要求低功率和高线性度，每个WCDMA信号都需要自己单独的PA。这时可选择飞兆半导体的WCDMA TCMPA模块RMPA2276和WCDMAiLO PA模块RMPA2266。RMPA2276是高度集成的超高效UMTS Band 1 WCDMA/HSDPA功率放大器模块，集成了功率控制ASIC、功率检测器及内部50Ω匹配2级功率放大器。RMPA2266功率放大器模块则瞄准UMTS/WCDMA/HSDPA应用，在两态功率控制中具有最低电流消耗。
NSC的LMX2531芯片采用全球首创的delta-sigma分数N锁相环路结构， 这是专为3G通信网络而开发的全新结构，其优点是相位噪音及寄生信号都很少。LMX2531为低相位噪音的锁相环路/ 压控振荡器二合一芯片，可在765MHz～2790MHz之间的频率范围内操作，噪音更低至-160dBc/Hz以下。
为了满足3G和WiMAX宽带无线基站对高性能的要求，凌力尔特公司提供高线性度有源混频器系列，该系列包含了传统型无源混频器的替代产品， 其中LT5521是一款上变频混频器，它具有在2 4.2 dBm的高IIP3(输入三阶截取点)，并且利用一个集成LO(本机振荡器)缓冲器实现了高转换增益。
除了独立的射频IC和模块外，TI、NXP、瑞萨、飞思卡尔等手机基带芯片厂商也将大部分射频芯片与基带芯片集成在一起，构成单芯片方案" title="单芯片方案">单芯片方案以满足尺寸、成本方面的要求。
GPS方案下一步是系统级芯片，移动电视瞄准单芯片方案
随着消费者对个人导航设备的兴趣与日俱增以及蜂窝服务运营商渴望增加基于位置的服务，GPS技术已经变得越来越重要了。
目前开发GPS产品通常有两种选择：一种是直接采用GPS芯片组来进行设计，如意法半导体(ST)的包含一个高灵敏度的内嵌闪存的单片基带芯片(STA2058)和一个射频前端芯片(STA5620)的Teseo平台； 另一种是采用模块化GPS方案。
Maxim的单芯片全球导航卫星系统(GNSS)接收机MAX2769可用于GPS(L1C/A码和P码)、伽利略以及GLONASS导航卫星系统。该接收器集成了完整的接收链路，包括LNA，因此无需外部LNA，可实现1.4dB的总级联噪声系数(NF)。MAX2769适合于宽范围的应用，包括汽车导航、蜂窝手持设备、便携式导航设备(PND)。
移动接收子系统主要由天线、接收芯片(调谐器和解码器)组成。内置天线的便携式电子设备很受欢迎，但设计一个能满足VHF和UHF频段增益要求的天线却很困难。参展商威世科技公司与其他公司共同开发的UHF天线芯片适用于所有采用UHF频带的移动电视技术，包括DVB-T、DVBH、ISDB-T、MediaFLO以及DMB-TH，它同时支持各种宽频传输频带，包括470MHz至870MHz。
移动电视的调谐和解调有两种方案：一种是采用独立的调谐器和解调器芯片；另一种是单芯片接收器方案。将调谐器和解调器集成在一个芯片上的方案越来越受欢迎。有的单芯片方案甚至还集成了存储器、解码器及其它辅助电路，构成完整的系统级芯片。
TI的Hollywood是业界首款采用标准90纳米工艺将移动电视调谐器与解调器集成的单芯片解决方案，支持DVB-H和ISDB-T，包含DTV1000与DTV1001两款芯片。
ADI和凌讯科技(Legen dSilicon)则合作推出了业界首款符合DMB -TH的移动电视接收机解决方案。该平台采用了ADI的低功耗RF调谐器和凌讯公司的解调器LS8913。此外，ADI还采用它的低功耗Blackfin处理器完成移动电视应用中MPEG-2解码和多媒体处理等功能。
WiFi/WiMAX射频子系统需解决功耗和尺寸问题
WiFi手机不仅可自由访问互联网、拨打VoIP电话，同时还可以作为企业内部的短号分机使用。WiFi的一个重要潜在应用就是在移动设备上实时传送高清视频内容，而游戏和手机将是另外两个最重要的应用领域。但要把WiFi功能集成在以上应用中，将面临功耗、尺寸问题，以及与无线设备共存时的EMI处理等关键问题。
飞兆半导体通过将功率放大器、开关和数字控制器件集成在单一芯片中来减少对其他外部元件的需求并提升性能。该公司高集成双频WLAN功率放大器FMPA2151在4mm×4mm紧凑型封装中集成了2.4GHz和5GHz功率放大器，让设计人员可节省22%的电路板空间。
随着WiMAX标准从固定线路通信协议向增加便携式应用的移动通信协议演进，设备制造商需要减小尺寸、降低功耗的解决方案以满足移动通信终端对成本、尺寸和功耗预算的要求。ADI公司的WiMAX收发器AD9354和AD9355比同类其他收发器功耗更低并且尺寸减少了20%，同时增加了接收器通路以支持多入多出(MIMO)功能。此外，Maxim的直接上变频正交调制器MAX2022、飞思卡尔的射频晶体管系列产品以及TI的TRF11xx、TRF12xx和TRF24xx等RF上/下变频器都针对WiMAX应用。
短距离无线应用精彩纷呈
蓝牙、UWB、Zigbee、RFID、NFC等短距离无线技术广泛用于语音/音频传输、智能家居、工业控制、物流、建筑和工厂。参展商Nordic、Atmel、Microchip、TI、Micrel、NXP、ADI、凌力尔特、威世科技、朗弗科技、Silicon Laboratories、SemtechInternational、Intersil等公司都针对短距离无线应用推出了射频方案。
In-Stat指出，到2009年，经ZigBee规范网络层及其他专有协议实现的IEEE 802.15.4无线个人局域网市场有望增长200% ， 年交付量有望突破1.5亿个。Microchip公司首个射频收发器MRF24J40是一个针对ZigBee协议及专有无线协议的2.4GHz IEEE 802.15.4收发器，该产品适用于要求低功耗和卓越射频性能的射频应用领域。
Atmel的超高频(UHF)ASK/FSK接收器/发射器系列ATA8x0x包括一个中频滤波器、低相位噪声压控振荡器、锁相环和环路滤波器。它们完全整合的滤波器可提供大带宽和多种接收选择的最佳结合，使工业应用所需的较远发射和接收距离成为了可能。RFID器件ATA5558具有1KB存储器，允许存储大量数据，它的密码保护功能可防止非法读写用户定义的内存页，以提高安全性。Nordic Semiconductor的单芯片2.4GHz收发器nRF-24LU1支持USB和PC之间的12Mb/s全速USB传输， 并集成了一个高度优化的8051MCU内核。无线传输带宽为2Mb/s。采用AES加密技术实现更高的数据传输安全。
相比于电源管理和TVS保护器件而言，无线射频是Semtech涉足的新兴业务领域。该公司XE1205是一款窄频段高性能多通道UHF段接收器，而SX1223则是一款为ISM波段无线应用而设计的高性能多通道RF发射器，二者的主要应用领域是自动读表系统、楼宇自动化、安防系统，工业监视和控制、远程无钥进入系统等。
Vishay的新型2.4GHz ISM收发器IC RFW- NC面向对成本高度敏感的RF应用。该RFW-NC是一款短程半双工射频收发器，可支持各种无线应用的工作信道，其中包括玩具、家庭自动化与安全、无线传感器以及无线键盘和鼠标。
Micrel公司的MICRF213是一个工作在315MHz频段3.3V的QwikRadio系列接收器。所有Micrel QwikRadio系列射频接收器的设计旨在满足射频应用开发的成本和设计周期要求。典型应用包括遥感勘测、无线感应、环境监测，消费类娱乐遥控、远程驱动和灯光控制、遥控钥匙以及胎压监测系统。
Intersil公司的ISL550xx系列中的新型射频放大器集成了静电保护(ESD)功能，能抵御高达3kV的静电干扰，并具有自偏置结构和多种阻抗选择，也可用于ISM(工业、科学和医疗)频段应用和蓝牙/无线局域网等应用中。
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