即使是對於Wi-Fi和藍牙等無處不在的2.4GHz無線應用，由於HF、VHF和UHFxitongdeduoyangxing，jiaodidewuxiandianpinpurengranfeichanghuoyue，qizhongyixiexitongzhanyongleyiqiandimianguangboshiyongdepinduan。mianduizaixinchanpinshejizhongxuyaojichengshepingongneng
，bingkaolvdaochanpinshangshishijianbuduanzengdadeyali
，xuduogongchengshizhengzaifaxianzhexiangrenwuyuelaiyuelingrenwangershengwei。caiyongfenlifanganshejidechuantongfangfajianghenkuaibeifangqi，dandianzishejirengranxuyaomanzutigonglianjienenglideqiangjinxuqiu。

 

為了幫助解決這個難題，RF設計人員需要尋求矽無線電供應商的幫助，這些供應商專為全球電信係統設計、開發和供貨低功耗模擬
、數字和混合信號半導體解決方案。此外，他們還提供一係列模塊化構建模塊，可以作為“無線前端”的部分或全部實施方案。

 

總之，此類器件是針對HF / VHF / UHF設計所需的高靈活度、高性能IC
，可以使工程師采用構建模塊的方法進行RF設計，這種方法通過使用多功能

、低功耗和良好支持的RF IC器件來加快設計進程。

 

射頻設計和應用的挑戰

 

設計RFdianlukenengfeichangjuyoutiaozhanxing。yixiegongchengshigengxihuanshiyongfenliqijianlaichuangjiansheji。raner，kaolvdaoxuyaolingxianjingzhengduishouerlvxianjiangchanpinshangshidekuaisufazhanshangyeyali，shangshufangfabutaiheshi。zhexieyinsuzhengzaituidongwuxianyingyongdezhongdabiange。

 

無線網絡正在向更高數據速率和更高容量演進，Wi-Fi和藍牙等應用就是其中的代表

，這也是半導體行業的主要發展動力之一。這種演對當前的設計技術提出了許多挑戰，特別是對（超）低(di)功(gong)耗(hao)的(de)苛(ke)刻(ke)要(yao)求(qiu)。無(wu)線(xian)服(fu)務(wu)的(de)快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)使(shi)業(ye)界(jie)對(dui)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)和(he)低(di)成(cheng)本(ben)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)攀(pan)升(sheng)，快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)的(de)市(shi)場(chang)和(he)激(ji)烈(lie)的(de)競(jing)爭(zheng)需(xu)要(yao)非(fei)常(chang)短(duan)的(de)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)周(zhou)期(qi)。為(wei)了(le)應(ying)對(dui)這(zhe)種(zhong)趨(qu)勢(shi)，采(cai)用(yong)無(wu)線(xian)係(xi)統(tong)的(de)新(xin)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)已(yi)成(cheng)為(wei)當(dang)務(wu)之(zhi)急(ji)。

 

以基於平台的設計為基礎，業界出現了一種比采用分立RF器件的傳統方法更好的新設計思路
，它采用了更高層次的抽象，即構建模塊、更好的可重用性和對係統性能的早期考慮。

 

圖1：收發器設計的構建模塊方法。

 

這裏一個很好的例子就是無線接收器設計，一個由RF、模(mo)擬(ni)和(he)混(hun)合(he)信(xin)號(hao)組(zu)件(jian)組(zu)成(cheng)的(de)複(fu)雜(za)係(xi)統(tong)。傳(chuan)統(tong)上(shang)，係(xi)統(tong)設(she)計(ji)和(he)分(fen)立(li)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)是(shi)分(fen)開(kai)進(jin)行(xing)的(de)。但(dan)采(cai)用(yong)構(gou)建(jian)模(mo)塊(kuai)設(she)計(ji)方(fang)法(fa)
，無(wu)線(xian)接(jie)收(shou)器(qi)設(she)計(ji)中(zhong)的(de)幾(ji)個(ge)挑(tiao)戰(zhan)都(dou)得(de)到(dao)了(le)很(hen)好(hao)的(de)協(xie)調(tiao)。

 

總部位於英國的CML Microcircuits是一家提供RF構建模塊解決方案的全球領先企業，其解決方案非常適合各種係統。下圖（圖2）顯示了采用高集成度實施方案的典型係統架構示例：數字/模擬雙向無線電（TWR）、無線數據（WD）遙測和軟件定義無線電（SDR）。

 

這些設計中的構建塊通常包括以下元素：

 

● 接收器（Rx） - 設計考慮因素包括分配RF、中頻（IF）和基帶（BB）電子器件的增益。

● 發射器（Tx） - 一個射頻發射器執行調製

、上變頻和功率放大。

● 收發器（XCVR） - 以上兩者的組合。

● 功率放大器（PA） - RF功率放大器是實現性能、可靠性和可接受成本的關鍵因素。

● 混頻器 - 具有兩個主要功能的頻率轉換設備：

（1）將RF頻率轉換為中頻（IF）或基帶。

（2）將BB或IF信號轉換為更高的IF或RF進行傳輸。

● 本機振蕩器（LO） - 在放大器具有滿足幅度和相位條件的反饋路徑時即可產生振蕩。 壓控振蕩器（VCO）可用作可編程鎖相環（PLL）的一部分來調諧給定頻率範圍內的LO。

 

圖2：用於構建模塊RF設計的典型係統架構。

 

CML Microcircuits針對射頻設計的構建模塊方法

 

如果能使用現有的商用器件來實現RF設計解決方案將是非常有利的。CML的CM97x和CM99x係列器件包括集成的接收器、發射器、收發器

、調製器/解調器和PLL功能，能夠加速設計進程，並縮短產品上市時間。器件的主要性能摘要如下：

 

● CMX971 - 這是一款具有寬頻率工作範圍的高性能正交調製器。 CMX971的控製可以通過串行總線或直接控製來實現
，可編程功能包括LO分頻器分頻比（2或4）和優化運行（針對噪聲或線性）。

 

圖3：采用CMX971正交解調器、CMX970 IF/RF正交解調器和CMX983可編程基帶接口IC的典型係統應用。

 

● CMX975 - 這是一款能夠擴大CML射頻構建模塊頻率範圍的IC，它具備多種功能：RF PLL/VCO
、IF PLL/VCO、發送上變頻混頻器、接收下變頻混頻器和低噪聲放大器（LNA）。RF高頻合成器采用小數N分頻設計

，使用完全集成的內部VCO或高達6 GHz的外部VCO
，工作頻率高達3.6 GHz。 IF合成器采用整數N分頻設計
，工作頻率高達1 GHz
，它具有集成的VCO，隻需要一個外部電感來設置頻率。 Rx混頻器可以配置為鏡像抑製或通常模式，而Tx混頻器可以配置為邊帶抑製或正常模式。集成的LNA分三步提供18 dB的增益降低。  

 

圖4：CMX975設計用於與CML的CMX973正交調製器/解調器一起工作，以提供一個工作頻率範圍為1至2.7 GHz的簡單且經濟高效的高頻超級收發器。

 

● CMX99x – 包括CMX991正交收發器、CMX992正交接收器、CMX993/993W正交調製器、CMX994A/E直接轉換接收器和CMX998笛卡爾反饋環路發送器。該係列產品工作在100 MHz至1 GHz 的RF頻率範圍，CMX993/993W和CMX998的工作頻率可低達30 MHz，具有非常高的靈活性。這些IC可以單獨或組合使用，能夠滿足恒定包絡（constant-envelope）和線性調製係統中數據和編碼語音運行中的許多無線格式需求。為了節省PCB成本，這些產品隻需最少量的外部電路
，並采用緊湊型VQFN封裝。為了實現最短的設計集成時間，CMX99x係列產品具有現成的評估和演示輔助以及一係列應用信息支持。

 

圖5：采用CMX971和CMX994A/E進行組合設計的應用示例。

 

 

結論

 

與使用分立元件和電路的方案相比，采用構建模塊或模塊化方法進行RF設計具有下列主要優勢和益處：

 

● 較短的設計周期。

● 更快的產品上市時間
，更短的產品贏利時間。

● 對完成設計隻需進行更簡單的測試。

● 完成設計所需的組件更少。

● 實現更高的可靠性。

● 具有更高的性能。

● 能夠更好地控製公差冗餘。

● 實現更低成本的最終產品。

 

盡管在大多數情況下使用分立元件可以為某些應用提供更高程度的靈活性，但使用集成式構建模塊可以實現上述列出的部分（或是全部）優勢。CML提供的技術和產品非常適合這種射頻設計方法。

 

 

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