RF çiplerinin "sektörel" kapsamlı yorumu
Bu makale şu kaynaktan çoğaltılmıştır: ITTBANK
Geleneksel olarak aramaları, metin mesajlarını, ağ hizmetlerini ve APP uygulamalarını destekleyebilen bir cep telefonu genellikle beş bölümden oluşur: radyo frekansı bölümü, ana bant bölümü, güç yönetimi, çevre birimleri ve yazılım.
Radyo frekansı bölümü: genellikle bilginin gönderildiği ve alındığı bölüm;
Temel bant kısmı: genellikle bilgi işlemenin bir parçasıdır;
Güç yönetimi: Genellikle güç tasarrufunun bir parçasıdır Cep telefonları sınırlı enerjiye sahip cihazlar olduğu için güç yönetimi çok önemlidir;
Çevre birimleri: genellikle LCD, klavye, kasa vb. İçerir;
Yazılım: genellikle sistemleri, sürücüleri, ara yazılımları ve uygulamaları içerir.
Cep telefonu terminalinde en önemli çekirdek, radyo frekansı yongası ve temel bant yongasıdır. Radyo frekansı yongası, radyo frekansı aktarımından, frekans sentezinden, güç amplifikasyonundan sorumludur; temel bant yongası, sinyal işleme ve protokol işlemeden sorumludur. Peki, RF çipi ile ana bant çipi arasındaki ilişki nedir?
RF çipi ile temel bant çipi arasındaki ilişki
Önce tarih hakkında konuşayım, hem radyo frekansı (Radio Frenquency) hem de temel bant (Base Band) İngilizceden gerçek anlamda çevirilerdir. Bunlar arasında, radyo frekansının en eski uygulaması, radyo frekansı teknolojisinin ve hatta radyonun hala en klasik uygulaması olan Radyo-kablosuz yayın (FM / AM).
Temel bant, bandın merkez noktası 0Hz'de olan sinyaldir, bu nedenle temel bant en temel sinyaldir. Bazı insanlar temel bandı "modüle edilmemiş sinyal" olarak da adlandırırlar Bu kavram doğru olduğunda, örneğin, AM modüle edilmiş bir sinyaldir (modülasyon gerekmez ve içerik alındıktan sonra ses bileşenleri aracılığıyla okunabilir).
Ancak modern iletişim için, temel bant sinyalleri genellikle spektrumun merkezi 0 Hz'de olan dijital olarak modüle edilmiş sinyalleri ifade eder. Ve temel bandın analog veya dijital olması gerektiğine dair net bir kavram yoktur, hepsi spesifik uygulama mekanizmasına bağlıdır.
Eve daha yakın, temel bant çiplerinin modemleri içerdiği düşünülebilir, ancak sadece modemleri değil, aynı zamanda kanal kodekini, kaynak kodekini ve bazı sinyal işlemlerini de içerir. RF çipi, temel bant modülasyon sinyallerinin en basit yukarı dönüştürme ve aşağı dönüşümü olarak kabul edilebilir.
Sözde modülasyon, taşıyıcı üzerinde iletilecek sinyalin belirli bir kural ile modüle edilmesi ve ardından bunu RF Alıcı-Verici aracılığıyla gönderilmesi projesidir Demodülasyon, tersi süreçtir.
Çalışma prensibi ve devre analizi
Radyo frekansı, RF olarak kısaltılır.Radyo frekansı, bir tür yüksek frekanslı alternatif akım elektromanyetik dalgası olan radyo frekansı akımıdır.Radyo Frekansının kısaltmasıdır. Saniyede 1000 kereden daha az değişen alternatif akıma düşük frekanslı akım denir ve 10000'den fazla değişen alternatif akıma yüksek frekanslı akım denir ve radyo frekansı bu kadar yüksek frekanslı bir akımdır. Yüksek frekans (10K'dan büyük); radyo frekansı (300K-300G), yüksek frekansın daha yüksek frekans bandıdır; mikrodalga frekans bandı (300M-300G), radyo frekansının daha yüksek frekans bandıdır. Radyo frekansı teknolojisi, kablosuz iletişim alanında yaygın olarak kullanılmaktadır ve kablolu televizyon sistemi, radyo frekansı iletimini kullanır.
Radyo frekansı yongası, radyo sinyali iletişimini belirli bir radyo sinyali dalga biçimine dönüştüren ve bunu anten rezonansı yoluyla gönderen bir elektronik bileşeni ifade eder.Bir güç amplifikatörü, bir düşük gürültü amplifikatörü ve bir anten anahtarı içerir. Radyo frekansı çip mimarisi iki bölümden oluşur: alıcı kanal ve verici kanal.
RF devre blok şeması
Alıcı devrenin yapısı ve çalışma prensibi
Anten, alırken baz istasyonundan gönderilen elektromanyetik dalgayı zayıf bir AC akım sinyaline dönüştürür, filtrelenir, yüksek frekansla güçlendirilir ve alınan temel bant bilgilerini (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-) elde etmek için demodülasyon için ara frekansa gönderilir. N); Daha fazla işlem için mantıksal ses devresine gönderin.
Bu devrenin kilit noktaları şunlardır: 1. Alıcı devrenin yapısı, 2. Her bir bileşenin işlevi ve rolü, 3. Alıcı sinyal akışı.
1. Devre yapısı
Alıcı devre; anten, anten anahtarı, filtre, yüksek amplifikatör tüpü (düşük gürültü amplifikatörü), orta frekanslı entegre blok (alıcı demodülatör) ve diğer devrelerden oluşur. İlk cep telefonlarında, amacı alıcı frekansı düşürdükten sonra (aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi) demodüle etmek olan birincil ve ikincil karıştırma devreleri vardı.
Alıcı devrenin blok şeması
2. Her bir bileşenin işlevi ve rolü
1), cep telefonu anteni:
Yapı: (aşağıda gösterildiği gibi)
Cep telefonu anteni, harici ve dahili antenlere bölünmüştür; bir anten tabanı, bir solenoid ve bir plastik kapaktan oluşur.
İşlevi: a) Baz istasyonundan gönderilen elektromanyetik dalga, alınırken zayıf bir AC akım sinyaline dönüştürülür. b) Güç amplifikatörü tarafından yükseltilen AC akımını iletim sırasında elektromanyetik dalga sinyaline dönüştürün.
2) Anten anahtarı:
Yapı: (aşağıda gösterildiği gibi)
Cep telefonu anten anahtarı (birleştirici, çift yönlü filtre) dört elektronik anahtardan oluşur.
İşlev: a), alıcı ve verici anahtarını tamamlayın; b), 900M / 1800M sinyal alma anahtarını tamamlayın.
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, böylece alma ve gönderme sinyalleri ayrı ayrı gider. Yol, birbirine karışmayın.
Çünkü alma ve gönderme, cep telefonu çalışırken aynı anda bir zaman aralığında çalışamaz (yani alırken gönderim yapmaz, gönderim sırasında almaz). Bu nedenle, daha sonraki yeni cep telefonlarında, alıcı kanalın iki anahtarı kaldırılır ve geriye yalnızca iki verici anahtar kalır; alma ve anahtarlama görevleri yüksek frekanslı amplifikatör tarafından tamamlanır.
3), filtre:
Yapı: Cep telefonlarında yüksek frekans filtreleri ve ara frekans filtreleri bulunmaktadır.
İşlev: Saf bir alınan sinyal elde etmek için diğer işe yaramaz sinyalleri filtreleyin. Daha sonra yeni cep telefonlarının tümü sıfır IF cep telefonlarıdır; bu nedenle, cep telefonunda ara frekans filtresi yoktur.
4) Yüksek amplifikatör tüpü (yüksek frekanslı amplifikatör tüpü, düşük gürültü amplifikatörü):
Yapı: Cep telefonları için iki yüksek seviyeli amplifikatör tüpü vardır: 900M yüksek seviyeli amplifikatör tüpleri ve 1800M yüksek seviyeli amplifikatör tüpleri. Hepsi triyot ortak yayıcı amplifikatör devreleridir; daha sonra yeni cep telefonları, orta frekansın içine yüksek amplifikatör tüplerini entegre eder.
Yüksek frekanslı amplifikatör tüp güç kaynağı şeması
Fonksiyon: a) Sonraki devrenin sinyal genlik gereksinimlerini karşılamak için antenin neden olduğu zayıf akımı yükseltin. b) 900M / 1800M alma sinyali anahtarlamasını tamamlayın.
Prensip: a) Güç kaynağı: 900M / 1800M'lik iki yüksek frekanslı amplifikatör tüpünün temel öngerilim voltajı, IF eşzamanlı kanalı tarafından sağlanan bir kanalı paylaşır ve iki tüpün toplayıcı polarlama voltajı, cep telefonunun alım durumuna göre IF CPU tarafından ikiye bölünür. Amaç, 900M / 1800M alıcı sinyal anahtarını tamamlamaktır.
b) Prensip: Saf 935M-960M alınan sinyal, kapasitör tarafından bağlanan ve amplifikasyon için karşılık gelen yüksek frekanslı amplifikatöre gönderilen diğer dağınıklığı filtreden filtreleyerek elde edilir ve ardından sonraki işlem için kondansatör bağlantısı yoluyla ara frekansa gönderilir.
5), IF (RF arayüzü, RF sinyal işlemcisi):
Yapı: Alıcı demodülatör, verici modülatör, verici faz detektörü ve diğer devrelerden oluşur; yeni cep telefonu ayrıca yüksek amplifikatör tüpü, frekans sentezi, 26M salınım ve frekans bölme devresini (aşağıda gösterildiği gibi) entegre eder.
etki:
a) Dahili yüksek amplifikatör tüpü, anten tarafından indüklenen zayıf akımı güçlendirir;
b) Alırken, 67.707KHZ'lik alıcı temel bant bilgisini elde etmek için, alınan taşıyıcı frekans sinyalini (diğer tarafın bilgisi ile) ve 935M-960M'nin (GSM) yerel osilatör sinyalini (bilgi olmadan) demodüle edin;
c) İletim sırasında, mantık devresi tarafından işlenen iletim bilgisi ve yerel osilatör sinyali, iletim ara frekansına modüle edilir;
d) 13M saat (referans saat devresi) oluşturmak için 13M / 26M kristali birleştirin;
e) CPU tarafından gönderilen referans sinyaline göre cep telefonunun çalışma kanalına uygun bir lokal osilatör sinyali üretilir.
3. Sinyal süreci alın
Cep telefonu aldığında anten, baz istasyonundan gönderilen elektromanyetik dalgayı zayıf bir AC akım sinyaline dönüştürür, anten anahtarı alma yolundan geçer, diğer işe yaramaz dağınıklığı filtrelemek için yüksek frekanslı bir filtre gönderir ve bir kapasitörle bağlanan saf bir 935M-960M (GSM) alma sinyali elde eder. Ara frekansın içindeki karşılık gelen yüksek frekanslı amplifikatör tüpü tarafından yükseltildikten sonra, 67.707KHZ alıcı temel bant bilgisi (RXI-P, RXI-N, RXQ-P, RXI-N, RXQ-P, RXQ-N); daha fazla işlem için mantıksal ses devresine gönderilir.
İletim devresinin yapısı ve çalışma prensibi
İletim yapılırken, mantık devresi tarafından işlenen iletim temel bant bilgisi iletim ara frekansına modüle edilir ve iletim ara frekans sinyalinin frekansı TX-VCO ile 890M-915M (GSM) frekans sinyaline değiştirilir. Güç amplifikatörü tarafından güçlendirildikten sonra anten elektromanyetik dalga radyasyonuna dönüştürülür.
Bu devrenin kilit noktaları şunlardır: (1), devre yapısı; (2), her bir bileşenin işlevi ve rolü; (3), sinyal akışı iletin.
1. Devre yapısı
İletim devresi, bir verici modülatör ve ara frekansın içinde bir verici faz detektörü; bir verici voltaj kontrollü osilatör (TX-VCO), bir güç amplifikatörü (güç amplifikatörü), bir güç kontrolörü (güç kontrolü), bir verici transformatör ve diğer devrelerden oluşur. (Aşağıda gösterildiği gibi)
İletim devre blok şeması
2. Her bir bileşenin işlevi ve rolü
1) Verici modülatör:
Yapı: İletim modülatörü, geniş bant ağındaki MOD'a eşdeğer olan ara frekansın içindedir.
Fonksiyon: İletim yapılırken, mantık devresi tarafından işlenen iletim temel bant bilgisi (TXI-P; TXI-N; TXQ-P; TXQ-N) ve yerel osilatör sinyali, iletim ara frekansına modüle edilir.
2) İletim voltajı kontrollü osilatör (TX-VCO):
Yapısı: İletim voltaj kontrollü osilatör, çıkış frekansı voltaj tarafından kontrol edilen üç noktalı salınım devresidir; üretim sırasında küçük bir devre kartına entegre edilmiştir ve beş pimi vardır: güç kaynağı pimi, toprak pimi, çıkış pimi, kontrol pimi, 900M / 1800M frekans bandı anahtarlama ayağı. Uygun bir çalışma voltajı olduğunda, karşılık gelen bir frekans sinyali üretmek için salınacaktır.
İşlev: IF dahili modülatörü tarafından modüle edilen IF sinyalini, baz istasyonunun alabileceği 890M-915M (GSM) frekans sinyaline iletin.
Prensip: Hepimizin bildiği gibi, baz istasyonu yalnızca 890M-915M (GSM) frekans sinyalini alabilir, ancak ara frekans modülatörü tarafından modüle edilen ara frekans sinyali (Samsung IF sinyali 135M gibi) baz istasyonu tarafından alınamaz.Bu nedenle, ara frekans sinyalini iletmek için TX-VCO kullanılır. Frekans, 890M-915M (GSM) frekans sinyali olur.
İletim sırasında, güç kaynağı parçası TX-VCO'nun çalışmasını sağlamak için 3VTX voltajını gönderir ve 890M-915M (GSM) frekans sinyali iki şekilde üretilir: a) Örnek IF'ye geri gönderilir, yerel osilatör sinyali ile karıştırılarak bir tane ve iletim IF Eşit iletim frekansı ayrım sinyali, iletim ara frekansı ile karşılaştırmak için faz dedektörüne gönderilir; TX-VCO salınım frekansı, cep telefonunun çalışma kanalıyla eşleşmezse, faz dedektörü 1-4V'luk bir atlama voltajı üretir (AC iletim ile) Bilgi DC voltajı) frekans doğruluğunu ayarlama amacına ulaşmak için TX-VCO'nun dahili varaktör diyotunun kapasitansını kontrol etmek için. b) Anten, güç yükselticisi tarafından yükseltildikten sonra, elektromanyetik dalga radyasyonuna dönüştürülür.
Yukarıdan, frekansın, örnekleme IF'ye geri gönderilinceye kadar TX-VCO tarafından üretildiği ve ardından gerilimin TX-VCO çalışmasını kontrol etmek için üretildiği görülebilir; sadece kapalı bir döngü oluşturur ve frekans fazını kontrol eder, bu nedenle bu devre aynı zamanda iletim faz kilidi olarak da adlandırılır. Halka devresi.
3) Güç amplifikatörü (güç amplifikatörü):
Yapı: Mevcut cep telefonu güç amplifikatörü, iki türe ayrılmış bir çift frekanslı güç amplifikatörüdür (900M güç amplifikatörü ve 1800M güç amplifikatörü entegre edilmiştir): vinil güç amplifikatörü ve demir kasa güç amplifikatörü; farklı güç amplifikatör modelleri değiştirilemez.
İşlev: Elektromanyetik dalgaya dönüştürülen ve anten tarafından yayılan yeterli güç akımı elde etmek için TX-VCO tarafından salınan frekans sinyalini yükseltin.
Güç yükselticisinin iletilen frekans sinyalinin genliğini yükselttiğini ve frekansını yükseltemediğini belirtmek gerekir.
Güç amplifikatörünün çalışma koşulları:
a) Çalışma voltajı (VCC): Cep telefonu amplifikatörünün güç kaynağı doğrudan batarya (3.6V) tarafından sağlanır;
b), toprak terminali (GND): akımı bir döngü haline getirin;
c) Çift frekanslı güç dönüştürme sinyali (BANDSEL): Güç amplifikatörünü 900M veya 1800M'de çalışması için kontrol edin;
d), güç kontrol sinyali (PAC): güç amplifikatörünün (çalışma akımı) amplifikasyonunu kontrol eder;
e), giriş sinyali (IN); çıkış sinyali (OUT).
4) Verici trafo:
Yapısı: Aynı tel çapına ve dönüş sayısına sahip iki bobin birbirine yakın olup karşılıklı endüktans prensibinden oluşur.
İşlev: Güç amplifikatörünü güç akımı örneklemesini güç kontrolüne gönderin.
İlke: Güç amplifikatörünün verici güç akımı, iletim sırasında verici trafodan geçtiğinde, ikincilinde güç akımıyla aynı büyüklükte bir akım indüklenir ve bu tespit edilir (yüksek frekanslı düzeltme) ve güç kontrolüne gönderilir.
5), güç seviyesi sinyali:
Sözde güç seviyesi, mühendislerin, cep telefonunu programlarken alınan sinyali sekiz seviyeye böldüğü anlamına gelir.Her alıcı seviyesi, bir iletim gücü seviyesine karşılık gelir (aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi) Cep telefonu çalışırken, CPU, bağlantının sinyal gücüne bağlı olarak cep telefonu ile baz istasyonu arasındaki mesafeye karar verir. Yakın ve uzak, güç amplifikatörünün amplifikasyonunu belirlemek için uygun iletim seviyesi sinyali gönderilir (yani, alım güçlü olduğunda, iletim zayıftır).
Ekli güç derecelendirme tablosu:
6) Güç kontrolörü (güç kontrolü):
Yapı: İşlemsel karşılaştırma kuvvetlendiricidir.
İşlev: Güç amplifikatörünün amplifikasyonunu kontrol etmek için uygun bir voltaj sinyali elde etmek için iletilen güç akımı örnekleme sinyalini güç seviyesi sinyaliyle karşılaştırın.
Prensip: İletim sırasında güç akımı verici trafo içinden geçtiğinde, sekonderinde indüklenen akım algılanır (yüksek frekanslı düzeltme) ve güç kontrolüne gönderilir; aynı zamanda, önceden ayarlanmış güç seviyesi sinyali de programlama sırasında güç kontrolüne gönderilir; iki Bu sinyalleri dahili olarak karşılaştırdıktan sonra, güç amplifikatörünün amplifikasyonunu kontrol etmek için bir voltaj sinyali üretilir, böylece güç amplifikatörünün çalışma akımı, elektrik tasarrufu sağlar ve güç amplifikatörünün hizmet ömrünü uzatır (yüksek güç kontrol voltajı, yüksek güç amplifikatörü gücü).
3. Sinyal iletim süreci
İletim yapılırken, mantık devresi tarafından işlenen iletim temel bant bilgisi (TXI-P; TXI-N; TXQ-P; TXQ-N), IF içindeki iletim modülatörüne gönderilir ve yerel osilatör sinyali ile iletim IF'ye modüle edilir. IF sinyal baz istasyonu bunu alamazsa, TX-VCO, IF sinyalinin frekansını 890M-915M'ye (GSM) yükseltmek için kullanılmalıdır. TX-VCO çalışırken, 890M-915M'nin (GSM) frekans sinyali iki şekilde üretilir:
a) Bir örnekleme IF'ye geri gönderilir, yerel osilatör sinyali ile karıştırılarak iletim IF'ye eşit bir iletim frekansı ayırt etme sinyali üretir ve iletim IF ile karşılaştırma için faz dedektörüne gönderilir; TX-VCO salınım frekansı cep telefonuyla eşleşmezse Faz detektörü, frekansı ayarlama amacına ulaşmak için TX-VCO'nun dahili değişken kapasitans diyotunun kapasitansını kontrol etmek için 1-4V'luk bir atlama voltajı üretecektir.
b) İki yönlü giriş güç amplifikatörü anten tarafından güçlendirilir ve radyasyon için elektromanyetik dalgalara dönüştürülür. Güç amplifikatörünün amplifikasyonunu kontrol etmek için, güç akımı iletim sırasında iletim trafosundan geçtiğinde, sekonderinde indüklenen akım tespit edilir (yüksek frekanslı düzeltme) ve güç kontrolüne gönderilir; aynı zamanda önceden ayarlanmış güç seviyesi sinyali de gönderilir. Güç kontrolü: İki sinyal dahili olarak karşılaştırıldıktan sonra, güç amplifikatörünün amplifikasyonunu kontrol etmek için bir voltaj sinyali üretilir, böylece güç amplifikatörünün çalışma akımı, güç tasarrufu sağlar ve güç amplifikatörünün hizmet ömrünü uzatabilir.
Yerli RF Çip Sanayi Zincirinin Statükosu
Radyo frekansı yongaları alanında, pazar ağırlıklı olarak denizaşırı devler tarafından tekelleştirilmiştir.Başlıca denizaşırı şirketler Qrovo, skyworks ve Broadcom'dur.Yerel radyo frekansı yongaları açısından, hiçbir şirket, başta Fabless tasarım şirketleri olmak üzere IDM'nin çalışma modelini bağımsız olarak destekleyemez; yerli şirketler tasarımı benimser OEM, OEM ve ambalajın işbirliği bir "yumuşak IDM" çalışma modeli oluşturdu.
RF çip tasarımı , Yerli şirketler 5G çiplerinde bazı başarılar elde ettiler ve belirli nakliye yeteneklerine sahipler. RF çip tasarımı yüksek bir eşik değerine sahiptir.RF geliştirme deneyimi ile, sonraki yüksek seviyeli RF çiplerinin geliştirilmesini hızlandırabilir. Şu anda, RF çip tasarımına sahip şirketler arasında Ziguang Zhanrui, VJC, Zhongpu Micro, ZTE, Rapoo Technology, Huahong Design, Jiangsu Juxin, Aisitek vb.
RF çip dökümhanesi Tayvan, dünyanın en büyük bileşik yarı iletken yonga dökümhanesi haline geldi. Tayvan'ın ana dökümhaneleri Wenmao, Hongjieke ve Huanyu'dur ve yalnızca Sanan Optoelectronics ve Haiwei Huaxin bileşik yarı iletken dökümhanesine dahil olmaya başladı. Sanan Optoelektronik, GaAs HBT / pHEMT ve GaNSBD / FET proses düzenleri ile şu anda en eksiksiz yerli yerleşim düzenine sahiptir. Şu anda 200'den fazla yerli işletme ve kurum ile işbirliği yapmaktadır. 10'dan fazla çip performans doğrulamasından geçmiştir ve seri üretilecektir. Haiwei Huaxin, Haite High-tech Holdings'in bir yan kuruluşudur ve China Electronics Technology 29 Institute ile ortak bir girişimdir ve şu anda GaAs 0.25um PHEMT işleme kapasitesine sahiptir.
RF çip paketleme Bir yandan 5G radyo frekansı yongalarının frekansındaki artış, devredeki bağlantı hatlarının devre performansında daha büyük bir etkiye neden olurken, paketleme sırasında sinyal bağlantı hatlarının uzunluğunun azaltılması, diğer yandan güç amplifikatörlerinin, düşük gürültülü amplifikatörlerin, anahtarların ve filtrelerin paketlenmesi gerekir. Bir modül haline gelmek bir yandan hacmi azaltırken diğer yandan downstream terminal üreticilerinin kullanımını kolaylaştırır. Radyo frekansı parametrelerinin parazitlerini azaltmak için Flip-Chip, Fan-In ve Fan-Out paketleme teknolojilerine ihtiyaç vardır.
Flip-Chip ve Fan-In, Fan-Out işlemi paketlendiğinde, sinyal bağlantısı için altın tel bağlama telleri kullanmaya gerek yoktur, bu da altın tel bağlama tellerinin neden olduğu parazitik elektrik etkilerini azaltır ve çipin RF performansını artırır; 5G çağına , Sip paketleme teknolojisi ile birlikte yüksek performanslı Flip-Chip / Fan-In / Fan-Out, gelecekteki paketleme trendi olacak.
Flip-Chip / Fan-In / Fan-Out ve Sip paketleri gelişmiş paketlerdir ve karlılıkları geleneksel paketlerden çok daha yüksektir. Yerel borsada işlem gören şirket, Changjiang Electronics Technology, Xingke Jinpeng'i satın aldıktan sonra, tam bir FlipChip + Sip teknolojisi paketleme kapasitesi oluşturdu.
