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          射頻IC供應商在鎖相環和頻率轉換領域展開新角逐

          2015-07-06

          除了通過改進工藝和設計來增強集成電路的功能之外,射頻無線電及其它無線應用領域的模擬IC供應商正在轉用新的結構來滿足用戶在性能、封裝尺寸、功耗和成本方面的要求,其中的兩個結構是分數N(相對于整數N)鎖相環(PLL)頻率合成器和射頻到基帶的直接(相對于多級)頻率轉換。


          分數N鎖相環


          通過增加輸入信號同參考信號比較的次數,分數N鎖相環可以比整數N鎖相環更快地鎖定在一個新的頻率上。模擬器件、富士通微電子、國家半導體、Peregrine半導體和三星半導體公司等供應商宣稱,采用分數N鎖相環可以降低成本和減小封裝尺寸。


          “鎖相環可以針對蜂窩系統的需要完成單元內部或單元到單元的頻率轉換,”模擬器件公司RF標準產品應用經理Eamon Nash說?!皢栴}在于,鎖相環跳頻速度慢使得設計者通常不得不使用兩個鎖相環,其中一個保持在原頻率上而另一個鎖定在新頻率上?!?/p>


          模擬器件公司將推出一個帶有1.2GHz中頻(IF)合成器和3GHz 射頻合成器的雙分數N鎖相環ADF4252。作為該公司ADF4106的補充,ADF4252工作于5-6GHz,帶內噪聲改進了大約15dB。兩個器件都用于在無線接收器和發射器的上行和下行轉換中實現本振。ADF4252包含一個低噪聲數字相頻檢測器(PFD)、一個精確充電泵和一個可編程的分數模數設定器,可以保證準確合成輸出頻率。


          富士通微電子也是分數N鎖相環的供應商,為2.5-3代蜂窩電話提供射頻和中頻器件。富士通聲稱,這些基于標稱化定常時間寄生消除(SCCT)技術的分數N器件比傳統的整數鎖相環器件跳頻速度更快。在“主區間”所作的整數N比較是在各相位之間的比較,但新增的分數相位比較產生一些小的誤差脈沖并導致分數寄生噪聲。大多數減小分數寄生噪聲的方法使得芯片尺寸增大,但SCCT技術可以放入BCC-20(0.6mm厚)或TSSOP封裝中。另外同其它的補償方法相比,SCCT器件的寄生噪聲性能受電壓和溫度變化的影響較少。該公司的MB15F8xUL系列分數N鎖相環有4款,這4款器件的跳頻/鎖定時間達133微秒、相位噪聲為-80.37dBc/Hz (在1,800 MHz和1kHz偏移情況下)和寄生噪聲為-71.51 dBc (在1,800 MHz和400kHz偏移情況下)。


          而Peregrine半導體公司推出了頻率鎖定時間為1.8 ms 的PE3291,達到了IS95B所規范的頻率鎖定時間不超過2ms的要求。該器件在偏移為100kHz時,相位噪聲為-68dBc/Hz,在偏移為20kHz時,寄生噪聲性能優于-91dBc。這款為CDMA手機、基站、模擬無繩電話和單/雙向呼機而設計的鎖相環還集成了可以在很大的溫度范圍內無需調諧并保持穩定的分數寄生技術,所使用的FlexiPower預換算電路使得該產品最低可以在0.8V的電壓下工作。


          比IS95B標準先進一步的是1XRTT標準,也稱為cdma2000標準,它要求頻率鎖定時間更短。

          “移動運營商希望升級到新的標準和更快的數據速率,因為他們可以使用相同的基礎結構容納1.6倍的用戶?!眹野雽w公司無線通訊市場部主任Bill Weiss說,“而且轉換到1XRTT可以迫使鎖相環在結構上從整數N轉換到分數N。分數結構更為復雜而且成本更高,但好處是鎖定速度更快且相位噪聲性能更好?!?/p>


          國家半導體公司的LMX2354分數N鎖相環采用了該公司的0.5微米BiCMOS工藝,能提供大范圍的連續分頻比。另外,LMX2354的中頻電路包含一個可編程的8/9預換算電路。該設備使用一種分數N鎖相環技術,可以為UHF 和VHF壓控振蕩器(VCO)生成非常穩定的低噪聲控制信號。


          三星半導體公司把他們為3G IMT-2000手機設計的S1M8836和S1M8837 分數N鎖相環作為其電信應用SoC發展規劃中的關鍵元件。該公司已經申請了一個有關Sigma-Delta調制器結構的專利,在這個結構中,為消除分數N產生的噪聲,頻率是以數字形式處理的。這些器件放在扁平四方無引腳封裝中,功耗在5.5-7.5毫安之間。


          直接轉換


          另一個新興的結構趨勢就是發射/接收信號的直接(相對于多級)上變頻/下變頻行轉換技術??苿儆?Conexant)系統、模擬器件、德州儀器(TI)公司相繼開發了基于該技術的射頻IC。


          科勝訊公司的CX74017直接轉換收發器取消了中間頻率轉換步驟,并把所需的外部元件數目降到了最少,從而降低了生產GSM無線電子系統的成本。該公司無線通訊部總經理Moiz Beguwala說,幾個專利性技術把構造一個手機所需要的外部元件的數目減少了1/3,并降低了下一代手機的成本、尺寸和功率需求。


          模擬器件公司的AD8345是一個1GHz正交調制器,可以在蜂窩IS95、IS136、GSM和3G基站設備中作為中頻調制器來使用,也可以在CDMA/GSM 800/900MHz頻帶內作為直接轉換調制器或在寬帶接入系統中作為正交幅度(或相移)鍵控調制器來使用。另外,該公司的AD8347也是工作在800MHz-2.7GHz的直接轉換正交解調器,使用它可以制造出更簡單、體積更小且成本更低的接收器,并允許在點到點和點到多點寬帶接入設備的中以直接轉換方式實現射頻功能。


          德州儀器公司的單片TRF-6150可以為UMTS、GPRS和GSM手機提供直接轉換功能。據稱,該設備可以把射頻材料成本和板空間需求減少15%以上。TRF-6150采用了該公司的RFBiCMOS-II工藝的6?引腳TQFP封裝,使板空間減少了1/4、元件數量和成本分別減少了1/3。


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