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Chip RF, ¡solo lee este!

Fecha de lanzamiento: 2021-12-28Fuente del autor: KinghelmVistas: 572

 Un teléfono móvil que admite llamadas, mensajes de texto, servicios de red y aplicaciones de aplicaciones suele incluir cinco partes:  RF, banda base, administración de energía, periféricos, software.

RF:Generalmente es la parte de enviar y recibir información;

Banda base:Generalmente, es la parte del procesamiento de la información;

Administración de energía:Generalmente, es la parte del ahorro de energía. Debido a que los teléfonos móviles son equipos con energía limitada, la administración de energía es muy importante;periférico:Generalmente incluye LCD, teclado, carcasa, etc.Software:Generalmente incluye sistema, controlador, middleware y aplicación.

En el terminal móvil, el núcleo más importante es el chip RF y el chip de banda base.El chip RF es responsable del transceptor RF, la síntesis de frecuencia y la amplificación de potencia; El chip de banda base es responsable del procesamiento de señales y del protocolo.Entonces, ¿cuál es la relación entre el chip RF y el chip de banda base?

Relación entre chip RF y chip de banda base
Tanto la frecuencia de radio como la banda base provienen de la traducción literal del inglés.La primera aplicación de RF es la radiodifusión (FM/AM), que sigue siendo la aplicación más clásica en la tecnología de RF e incluso en el campo de la radio.

La banda base es la señal con el punto central de la banda a 0 Hz, por lo que la banda base es la señal más básica.Algunas personas también llaman a la banda base "señal no modulada". Una vez que este concepto era correcto. Por ejemplo, am es una señal modulada (sin modulación, el contenido se puede leer a través de los componentes que producen sonido después de recibirlo).

Sin embargo, en el campo de las comunicaciones modernas, la señal de banda base generalmente se refiere a la señal modulada digitalmente con el centro del espectro a 0 Hz.Además, no existe un concepto claro de que la banda base deba ser analógica o digital, lo que depende del mecanismo de implementación específico.

Para ir al grano, se puede considerar que los chips de banda base incluyen módems, pero no sólo módems, sino también códec de canal, códec de fuente y cierto procesamiento de señalización.El chip RF puede considerarse como la conversión ascendente y descendente más simple de la señal de modulación de banda base.

La llamada modulación es el proyecto de modular la señal que se transmitirá al portador a través de ciertas reglas y enviarla a través del transceptor de RF. La demodulación es el proceso opuesto.

Principio de funcionamiento y análisis de circuitos.
La radiofrecuencia se abrevia como RF. La radiofrecuencia es corriente de radiofrecuencia. Es una especie de onda electromagnética alterna de alta frecuencia. Es la abreviatura de radiofrecuencia. Representa la frecuencia electromagnética que se puede irradiar al espacio. El rango de frecuencia es de 300kHz ~ 300GHZ.La corriente CA con menos de 1000 cambios por segundo se llama corriente de baja frecuencia, y la corriente CA con más de 10000 cambios por segundo se llama corriente de alta frecuencia, y la RF es una corriente de alta frecuencia.Alta frecuencia (superior a 10k); La radiofrecuencia (300k-300g) es la banda de alta frecuencia más alta; La banda de frecuencia de microondas (300 m-300 g) es la banda de frecuencia más alta de RF.La tecnología de radiofrecuencia se utiliza ampliamente en el campo de las comunicaciones inalámbricas. El sistema de televisión por cable adopta transmisión por radiofrecuencia.

El chip de RF se refiere a un componente electrónico que convierte la comunicación de señales de radio en una determinada forma de onda de señal de radio y la envía a través de la resonancia de la antena. Incluye amplificador de potencia, amplificador de bajo ruido e interruptor de antena.La arquitectura del chip RF incluye dos partes: canal de recepción y canal de transmisión.


     
           Diagrama de bloques del circuito de RF  

Estructura y principio de funcionamiento del circuito receptor.
Al recibir, la antena convierte la onda electromagnética enviada por la estación base en una señal débil de corriente alterna, que se filtra, se amplifica a alta frecuencia y se envía al if para su demodulación para obtener la información de la banda base recibida (rxi-p, rxi-n). , rxq-p, rxq-n); Enviado al circuito de audio lógico para su posterior procesamiento.

Puntos clave de este circuito:
1. Estructura del circuito receptor;
2. Función y función de cada elemento;
3. Recibir flujo de señal.


circuito de la estructura
El circuito receptor consta de antena, interruptor de antena, filtro, amplificador alto (amplificador de bajo ruido), bloque integrado (demodulador receptor), etc.Los primeros teléfonos móviles tenían circuitos de mezcla primarios y secundarios para reducir la frecuencia de recepción y luego demodular (como se muestra en la siguiente figura).


     
           Diagrama de bloques del circuito de recepción  

2. Función y función de cada elemento

1). antena de telefono movil:Estructura:(Como se muestra abajo)La antena del teléfono móvil se divide en antena externa y antena incorporada; Está compuesto por base de antena, solenoide y envoltura de plástico.


 


efecto:
a) Al recibir, la onda electromagnética enviada por la estación base se convierte en una señal de corriente alterna débil.
b) Durante la transmisión, la corriente alterna amplificada por el amplificador de potencia se convierte en una señal de onda electromagnética.

2). interruptor de antena:
Estructura:(Como se muestra abajo)El conmutador de antena de teléfono móvil (combinador, filtro dúplex) se compone de cuatro conmutadores electrónicos.


 


efecto:  
  1. Conmutación completa de recepción y transmisión;

  2. Conmutación completa de recepción de señal de 900 m/1800 m.


El circuito lógico envía señales de control (gsm-rx-en; DCS - rx-en; gsm-tx-en; DCS - tx-en) respectivamente de acuerdo con el estado de funcionamiento del teléfono móvil para hacer que sus respectivos canales sean conductores, por lo que que las señales recibidas y transmitidas sigan sus propios caminos sin interferencias entre sí.
Cuando el teléfono móvil funciona, la recepción y la transmisión no pueden funcionar en un intervalo de tiempo al mismo tiempo (es decir, no hay transmisión al recibir ni recepción al transmitir).Por lo tanto, en la etapa posterior, el nuevo teléfono móvil eliminó los dos conmutadores del canal de recepción y dejó solo dos conmutadores de transferencia de transmisión; La tarea de recepción y conmutación se realizará mediante la tubería de descarga de alta presión.
3). filtrar:
Estructura:Hay filtros de alta frecuencia y filtros de frecuencia intermedia en el teléfono móvil.efecto:Filtre otras señales inútiles para obtener señales recibidas puras.En la etapa posterior, los nuevos teléfonos móviles son cero si son teléfonos móviles; Por lo tanto, no hay filtro if en el teléfono móvil.
4) Amplificador de alta frecuencia (amplificador de alta frecuencia, amplificador de bajo ruido):
Estructura:
Hay dos tubos de alta descarga en el teléfono móvil:Tubería de descarga de 900 m de altura, tubería de descarga de 1800 m de altura.Son circuitos amplificadores de emisor común triodo; En la etapa posterior, el nuevo teléfono móvil integró el tubo de alta descarga en el if.


     
           Diagrama de fuente de alimentación del amplificador de alta frecuencia.  
efecto:  
  1. La corriente débil inducida por la antena se amplifica para satisfacer la demanda de amplitud de señal del circuito de la etapa posterior.

  2. Conmutación completa de señal recibida de 900 m/1800 m.




Principio:  
  1. Fuente de alimentación:La polarización de base de 900 m/1800 m dos tubos de descarga de alto voltaje comparten un canal, que es proporcionado por el canal simultáneo de frecuencia intermedia; La CPU if envía el voltaje de polarización del colector de los dos tubos de acuerdo con el estado de recepción del teléfono móvil; Su propósito es completar la conmutación de señal recibida de 900 m/1800 m.

  2. Después de filtrar otros ruidos a través del filtro, la señal recibida pura de 935 m-960 m es acoplada por el capacitor y enviada al tubo de descarga alta correspondiente para su amplificación, y luego el capacitor la acopla y la envía a la frecuencia intermedia para la siguiente etapa de procesamiento.


5), si (interfaz RF, procesador de señal RF):
Estructura:Se compone de demodulador receptor, modulador transmisor, detector de fase transmisor y otros circuitos; El nuevo teléfono móvil también integra un tubo de alta descarga, síntesis de frecuencia, oscilación de 26 m y circuito de división de frecuencia (como se muestra en la siguiente figura).


 


efecto:
a) . el amplificador interno de alto voltaje amplifica la débil corriente inducida por la antena;
b) Al recibir, demodular la señal de frecuencia portadora recibida (con información de la parte opuesta) de 935m-960m (GSM) y la señal del oscilador local (sin información) para obtener la información de banda base recibida de 67.707khz;
c) Durante la transmisión, la información de transmisión procesada por el circuito lógico y la señal del oscilador local se modulan en la transmisión si;
d) Combinar cristal de 13 m/26 m para generar un reloj de 13 m (circuito de reloj de referencia);e) Según la señal de referencia enviada por la CPU, se genera la señal del oscilador local conforme al canal de trabajo del teléfono móvil.

3. Proceso de recepción de señal.
Cuando se recibe el teléfono móvil, la antena convierte la onda electromagnética enviada por la estación base en una señal débil de corriente alterna, pasa a través de la ruta de recepción del interruptor de la antena, la envía al filtro de alta frecuencia para filtrar otros desorden inútiles y obtiene la señal recibida pura de 935m-960m (GSM), que se acopla mediante el condensador y se envía al amplificador alto correspondiente en el if para amplificación, y luego se envía al demodulador y la señal LO (sin información) para demodulación, obtiene 67.707khz información de banda base recibida (rxi-p, rxi-n, rxq-p, rxq-n); Enviado al circuito de audio lógico para su posterior procesamiento.

Estructura y principio de funcionamiento del circuito transmisor.
Durante la transmisión, la información de banda base transmitida procesada por el circuito lógico se modula en el if transmitido, y el tx-vco se utiliza para cambiar la frecuencia de la señal if transmitida a una señal de frecuencia de 890m-915m (GSM).Después de ser amplificada por el amplificador de potencia, la antena la convierte en una onda electromagnética y la irradia.

Puntos clave de este circuito:
(1) . estructura del circuito;
(2) Función y función de cada elemento;
(3) . proceso de transmisión de señales.

circuito de la estructura
El circuito de transmisión consta de un modulador de transmisión y un detector de fase de transmisión en el if; Oscilador controlado por voltaje de transmisión (tx-vco), amplificador de potencia (amplificador de potencia), controlador de potencia (control de potencia), transformador de transmisión y otros circuitos.(Como se muestra abajo)


     
           Diagrama de bloques del circuito de transmisión  
2. Función y función de cada elemento
1). modulador de transmisión:Estructura:El modulador de transmisión está dentro del if, que equivale al mod en la red de banda ancha.efecto:Durante la transmisión, la información de banda base de transmisión (txi-p; txi-n; txq-p; txq-n) procesada por el circuito lógico y la señal del oscilador local se modulan para transmitir if.

2) Oscilador controlado por voltaje de transmisión (tx-vco):Estructura:El oscilador controlado por voltaje de transmisión es un circuito de oscilación capacitivo de tres puntos cuya frecuencia de salida está controlada por el voltaje; Durante la fabricación, se integra en una pequeña placa de circuito y sale cinco pines:Pin de fuente de alimentación, pin de conexión a tierra, pin de salida, pin de control, pin de conmutación de banda de 900 m/1800 m.Cuando hay un voltaje de trabajo adecuado, oscila para producir la señal de frecuencia correspondiente.

efecto:La señal if transmitida modulada por el modulador interno if se convierte en una señal de frecuencia de 890 m-915 m (GSM) que puede ser recibida por la estación base.

Principio:Como todos sabemos, la estación base solo puede recibir señales de frecuencia de 890 m-915 m (GSM), pero la señal IF modulada por el modulador IF (como la señal IF de 135 m transmitida por Samsung) no puede ser recibida por la estación base. Por lo tanto, se debe utilizar tx-vco para cambiar la frecuencia de la señal transmitida a una señal de frecuencia de 890 m-915 m (GSM).

Al transmitir, la parte de la fuente de alimentación envía voltaje de 3vtx para hacer que tx-vco funcione y genere una señal de frecuencia de 890m-915m (GSM) de dos maneras:
a) . la muestra se envía de vuelta al if, se mezcla con la señal del oscilador local para generar una señal de discriminación de frecuencia de transmisión igual al if de transmisión, y se envía al discriminador de fase para compararla con el if de transmisión; Si la frecuencia de oscilación de tx-vco no se ajusta al canal de trabajo del teléfono móvil, el detector de fase generará un voltaje de salto de 1-4v (voltaje de CC con información de transmisión de CA) para controlar la capacitancia del varactor dentro de tx-vco para ajustar la precisión de la frecuencia.

b) . Después de ser amplificado, la antena convierte el amplificador de potencia en ondas electromagnéticas y lo irradia.
Se puede ver en lo anterior:El tx-vco genera la frecuencia, toma muestras y la envía de regreso al if, y luego genera el voltaje para controlar el funcionamiento del tx-vco; Simplemente forma un circuito cerrado y controla la frecuencia y la fase. Por lo tanto, este circuito también se denomina circuito de bucle de transmisión enclavado en fase.

3). amplificador de potencia (amplificador de potencia):
Estructura:En la actualidad, el amplificador de potencia del teléfono móvil es un amplificador de potencia de doble frecuencia (un amplificador de potencia de 900 m y un amplificador de potencia de 1800 m están integrados), que se divide en un amplificador de potencia de pegamento negro y un amplificador de potencia de carcasa de hierro; No se pueden intercambiar diferentes modelos de amplificadores de potencia.

efecto:La señal de frecuencia de oscilación tx-vco se amplifica para obtener suficiente corriente de potencia, que se convierte en onda electromagnética y se irradia a través de la antena.

Cabe resaltar que:El amplificador de potencia amplifica la amplitud de la señal de frecuencia transmitida y no puede amplificar su frecuencia.

Condiciones de funcionamiento del amplificador de potencia:
a) . tensión de funcionamiento (VCC):La fuente de alimentación del amplificador de potencia del teléfono móvil la proporciona directamente la batería (3.6 V);
b) . terminal de tierra (GND):Haga que el formulario actual sea un bucle;
C) . señal de conversión de potencia de doble frecuencia (bandsel):El amplificador de potencia de control funciona a 900 m o 1800 m;
d) . señal de control de potencia (PAC):Controlar la cantidad de amplificador de potencia (corriente de trabajo);
mi). señal de entrada (entrada); Señal de salida (out).

4). transformador transmisor:Estructura:Dos bobinas con igual diámetro de alambre y número de vueltas están cerca una de la otra y se componen de un principio de inductancia mutua.efecto:Muestre la potencia de transmisión y la corriente del amplificador de potencia y envíela al control de potencia.Principio:Cuando la corriente de potencia de transmisión del amplificador de potencia pasa a través del transformador de transmisión durante la transmisión, se induce una corriente del mismo tamaño que la corriente de potencia en su secundario, que se envía al control de potencia después de la detección (rectificación de alta frecuencia).

5). señal de nivel de potencia:El llamado nivel de potencia es que los ingenieros dividen la señal recibida en ocho niveles al programar el teléfono móvil, y cada nivel de recepción corresponde a un nivel de potencia de transmisión (como se muestra en la siguiente tabla). Cuando el teléfono móvil está funcionando, la CPU juzga la distancia entre el teléfono móvil y la estación base de acuerdo con la intensidad de la señal recibida y envía la señal del nivel de transmisión apropiado para determinar la cantidad de amplificación del amplificador de potencia (es decir, cuando la recepción es fuerte, la transmisión es débil).

Tabla de niveles de potencia adjunta:


 


6). controlador de potencia (control de potencia):Estructura:Es un amplificador de comparación operacional.
efecto:Comparando la señal de muestreo de corriente de potencia transmitida con la señal de nivel de potencia, se obtiene una señal de voltaje adecuada para controlar la amplificación del amplificador de potencia.

Principio:Cuando la corriente de potencia de transmisión pasa a través del transformador de transmisión, la corriente inducida secundaria se envía al control de potencia después de la detección (rectificación de alta frecuencia); Al mismo tiempo, la señal del nivel de potencia preestablecido también se envía al control de potencia durante la programación; Después de la comparación interna de las dos señales, se genera una señal de voltaje para controlar la amplificación del amplificador de potencia, de modo que la corriente de trabajo del amplificador de potencia sea moderada, lo que no solo ahorra energía, sino que también puede prolongar la vida útil del amplificador de potencia (si el voltaje de control de potencia es alto, la potencia del amplificador de potencia es grande).

3. Proceso de transmisión de señal.
Al transmitir, la información de banda base de transmisión (txi-p; txi-n; txq-p; txq-n) procesada por el circuito lógico se envía al modulador de transmisión dentro del if y se modula con la señal LO en el if de transmisión.Si la estación base no puede recibir la señal IF, la estación base puede recibir la señal IF transmitida solo elevando la frecuencia de la señal IF transmitida a 890 m-915 m (GSM) con tx-vco.Cuando tx-vco funciona, la señal de frecuencia de 890 m-915 m (GSM) se genera de dos maneras:

a) Se envía de vuelta un canal de muestreo al if, se mezcla con la señal del oscilador local para generar una señal de discriminación de frecuencia de transmisión igual al if de transmisión, y se envía al discriminador de fase para compararlo con el if de transmisión; Si la frecuencia de oscilación de tx-vco no se ajusta al canal de trabajo del teléfono móvil, el detector de fase generará un voltaje de salto de 1-4v para controlar la capacitancia del varactor dentro de tx-vco para ajustar la frecuencia.
b) El segundo canal se envía al amplificador de potencia, que es amplificado y convertido en onda electromagnética por la antena.Para controlar una gran cantidad de amplificadores de potencia, cuando la corriente de potencia de transmisión pasa a través del transformador de transmisión, la corriente inducida secundaria se envía al control de potencia después de la detección (rectificación de alta frecuencia); Al mismo tiempo, la señal del nivel de potencia preestablecido también se envía al control de potencia durante la programación; Las dos señales generan una señal de voltaje después de la comparación interna para controlar la amplificación del amplificador de potencia, de modo que la corriente de funcionamiento del amplificador de potencia sea moderada, lo que puede ahorrar energía y prolongar la vida útil del amplificador de potencia.

Situación actual de la cadena industrial nacional de chips de RF
En el campo de los chips de RF, el mercado está monopolizado principalmente por gigantes extranjeros. En términos de chips de RF nacionales, ninguna empresa puede admitir de forma independiente el modo de funcionamiento de IDM, principalmente las empresas de diseño sin fábrica; Las empresas nacionales han formado el modo de funcionamiento "soft IDM" mediante la coordinación del diseño, OEM y embalaje.


 


En términos de diseño de chips RF, las empresas nacionales han logrado logros en chips de 5 g y tienen una cierta capacidad de envío.El diseño del chip RF tiene un umbral alto. Con experiencia en desarrollo de RF, puede acelerar el desarrollo de chips de RF avanzados posteriores.

En términos del empaquetado del chip RF, por un lado, el aumento de la frecuencia del chip RF de 5 g tiene un mayor impacto en el rendimiento del circuito de la línea de conexión en el circuito, y la longitud de la línea de conexión de la señal debe reducirse durante el empaquetado. ; Por otro lado, el amplificador de potencia, el amplificador de bajo ruido, el interruptor y el filtro deben encapsularse en un módulo para reducir el volumen, por un lado, y facilitar el uso de los fabricantes de terminales posteriores, por otro.Para reducir el parasitismo de los parámetros de RF, es necesario adoptar tecnologías de empaquetado con chip invertido, entrada y salida en abanico.

Cuando se empaquetan los procesos de flip chip, fan in y fan out, no hay necesidad de conectar la señal a través de la línea de unión del cable dorado, lo que reduce el efecto eléctrico parásito causado por la línea de unión del cable dorado y mejora el rendimiento de RF del chip; En la era 5g, el chip flip/fan in/fan out de alto rendimiento combinado con la tecnología de embalaje SIP será la tendencia del embalaje en el futuro.


 


Los paquetes Flip Chip / Fan In / Fan Out y SIP pertenecen a envases avanzados y su rentabilidad es mucho mayor que la de los envases tradicionales.Las empresas que cotizan en bolsa en el país han formado una capacidad de empaquetado completa de la tecnología flipchip SIP.  

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