射频应用着重强调小型化和高性能

newmaker    来源：电子工程专辑

欢迎访问e展厅 展厅 6 数据采集/无线通讯展厅 通讯卡, 数据采集卡, 无线通讯模块, 远程监控系统, RFID, 信号隔离器, 转换器... 近年来，中国已成为射频与微波应用领域增长速度最快的市场之一。诸如无线基础设施、无线微微蜂窝及豪微微蜂窝基站、无线传感网络、智能手机、国防通信、雷达及电子战系统等都是最具潜力的应用领域。不过，小型化的发展趋势要求射频器件必须满足能效、集成度与尺寸需求，同时兼顾灵敏度、可靠性等性能，这对于射频芯片设计厂商而言带来了严峻的挑战。 ADI公司射频部技术经理宋侃表示，射频和微波在家庭方面的应用将成为下一个迅速增长的市场，如家用小型3G基站、家用物联网中心节点、家用三表的无线计量和采集系统，以及射频识别(RFID)和无线互联网市场。TriQuint公司区域销售经理张登峰对此亦有认同，“从射频与微波在基础架构方面的发展来看，各类基站的部署、点对点微波通信，以及10G/40G甚至100G的高速光纤通信，都将是未来的重要应用。”在即将于2012年2月举办的国际集成电路研讨会暨展览会上，TriQuint、Silicon Lab等领先公司将深入探讨轮调收音机等微波与射频技术在未来一年的发展趋势。 “能效、接收机的灵敏度以及当无线网络从3G转向4G时，能否提供高质量的服务是射频系统的关键需求。”安华高公司(Avago)产品市场经理Allen Chien指出。Avago的功率放大器产品可高效地传送语音和数据，同时保证4G系统和便携设备所需的高数据带宽。该公司还将薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波技术用于接收机滤波器，并集成了前端模块设计，因此系统能够实现高质量服务且不会与相邻频段信号发生干扰。这使得便携设备同时支持多种无线技术，如蜂窝通信、Wi-Fi、蓝牙、GPS等。 Silicon Labs公司中国区经理刘显礼透露，2012年Silicon Labs在中国市场将重点关注RF遥控器、基于CMOS工艺的硅电视调谐器、模拟或数字显示轮调收音机三大RF领域。这些应用都要求卓越的RF性能、高电源效率、满足绿色能源要求、低BOM成本和易于制造。 当设计RF遥控器时，面临的难题包括传输范围一致性、较长电池寿命和较低的系统成本。为使传输范围最大化，应传输尽可能多的能量，同时提供具有高灵敏度的接收器，因为总传输距离是发射机输出功率和接收机灵敏度双重作用的结果。延长电池寿命也是需考虑的一个重要因素。典型的遥控装置99%以上的时间处于休眠模式，理想的发射器无论在工作还是休眠模式下都只消耗很低的能量，并且能够从休眠模式快速唤醒。此外，设计人员正在不断寻求高集成度的发射器SoC解决方案，以大幅降低系统BOM成本。Silicon Labs的Si4010 EZRadio RF发射器是首款单芯片遥控IC，高集成度显著降低了设计复杂性、BOM成本和元器件数量，而通常竞争方案需要20多个分立组件。 对于广播视频市场，RF性能仍然是关键需求。电视调谐器必须清晰地接收到频谱拥挤环境下低功率所发射的内容。实现清晰的广播电视接收关键是灵敏度和选择性。这些特性都以低噪声系数、高RF前端线性度和高品质RF前端滤波为基础。因此，硅电视调谐器IC正在迅速取代广播视频应用中的传统分立调谐技术，以提高RF性能、降低成本并缩小尺寸。Silicon Labs成功将硅调谐器应用于该市场，其电视调谐器在RF前端提供了高线性度和高品质滤波，因而能够实现清晰的接收。同样，Silicon Labs面向轮调收音机的Si484x接收器基于低IF数字架构提供了极高的集成度，可减少70%以上收音机元器件数量。 来自RFMD公司CPG市场总监Frank Stewart的观点是，制造商必须开发可靠耐用的基础设施产品，这些产品不仅要求能抵挡严酷的环境危害，而且使用期限应不低于 10年。RFMD基于氮化镓(GaN)的产品使客户能够满足这些严苛的性能标准，同时降低网络运营成本。RFMD可提供线性功率为0.5W至5W、ACPR为-45dBc至-50dBc的小型蜂窝功率放大器。该公司始终致力于研发可显著缩小蜂窝射频应用器件尺寸的多模式、多频段射频架构，以及超低功耗射频功率放大器和射频功率管理技术；并且可为设备制造商提供超低功耗无线射频系统，包括实现小尺寸3G和4G设备所必需的电源管理、功率放大、天线开关、滤波和天线调谐。 另一方面，由于远程射频设备(RRU)正朝着小型化方向发展，这要求半导体器件必须不断提升集成度，同时降低功耗与封装大小。为满足上述需求，砷化镓(GaAs)工艺技术将扮演重要角色。相比CMOS工艺，GaAs能为射频器件带来更佳的线性度与效率。在集成度日益提升的需求下，通过GaAs工艺才有可能将放大器、低噪声放大器、数值衰减器、混频器、压控震荡器等射频器件整合在单芯片上，并提供更优的效能。针对基站应用，TriQuint推出的TQP7M9101和TQP7M9102集成式射频产品，能够分别以0.25W和0.5W的超低功耗提供高增益与高线性度性能，该产品还具备专利申请中的防止静电放电和直流电超压故障的集成式保护功能。 ADI新推出的高性能集成式RF解调器ADRF6801在单封装中即可实现多种常见的RF功能，性能足以支持新一代通信系统的高动态范围接收机。作为一款通用型产品，它适合RFID系统、蜂窝基站、点对点无线电、卫星通信、VHF/UHF无线电、ISM频段应用、工业设备，以及其它要求宽动态范围和低噪声性能的应用。此外，该器件还集领先的小数N分频锁相环(PLL)频率合成器和低相位噪声压控振荡器(VCO)与高动态范围解调器于一体。 如何连接设计领域和测试领域是射频和微波设计人员在设计过程中所面临的另一个挑战。据AWR公司国际销售总监Chris Paris介绍，通过应用V-model可以得到优化的设计流程，因此AWR公司积极与测试测量厂商如R&S、Anritsu和NI协作，确保驱动产品测试的通信标准信号与前端设计流程相同，这样在仿真中所需的激励信号就与实际测试产品所需信号相同。AWR软件提供了一个完整而又综合的设计环境，整合了从系统建模到射频电路设计、电磁仿真所需的全部设计工具。所有的仿真引擎共用一个通用的设计环境，允许在系统、电路和EM之间实现协同仿真。 安捷伦科技电子测量事业部中国区市场总监郑纪峰认为，面向雷达、卫星和无线通信的宽带和复杂调制信号将是2012年的市场热点。通过获得更宽的频率资源来获得系统性能的增益是很多电子系统采用的技术，例如LTE中的频率聚合技术等。802.11ac等新兴无线通信技术的信号调制带宽已经达到或超过160MHz。而脉冲内调制技术已经在雷达系统中广泛采用，其信号调制带宽更高达几个GHz。为提高系统的传输效率和抗干扰能力，无线通信采用了复杂调制技术，从MSK调频到PSK调相再到多载波的OFDM调制方式，这会造成信号的功率动态范围越来越大。这一技术挑战大大推动了功率放大器线性化技术的发展。安捷伦提供了各种信号源和频谱分析仪，以应对从简单的模拟调制到复杂的OFDM数字调制+MIMO+频率聚合等复杂信号。信号源可以生成44GHz载波上2GHz IQ带宽。 MILMEGA公司总经理Pat Moore指出，公司主要的应用将会集中在汽车和医疗这两个市场。他强调，从放大器的角度来说，功率、频宽、一流的可靠性和卓越的售后服务是非常关键的因素。这两个市场都需要依靠有效的测试标准来将新品推向市场，现在市场标准要求是功率需达到1000W，频宽拓展到6GHz，承诺在48个小时内解决可能出现的技术问题。对此，MILMEGA的应对措施包括：模块式结构便于功率升级；采用GaN晶体管技术保证在紧凑空间内功率和宽频都达到最大化；成立本地服务中心。(end)

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