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射頻設計為什么越來越難,?

2023-02-24
來源: 射頻學堂
關鍵詞: 射頻設計 芯片 SOC

現(xiàn)在的任意一款電子產(chǎn)品,,都盡可能的集成進更多的功能,,尤其手機,無論最初始的電話,,語音,,文本短信功能,,還是如今的數(shù)據(jù),,圖像,,視頻,音樂,,無線,,導航,游戲,,甚至我們很多都完全沒用過的功能都應有盡有,堪稱一部小型娛樂工作學習一體機,。而這些應用的集成,,無疑增加了射頻設計的復雜度,設計任務也因此變得異常艱難,。

而解決這個設計問題的最佳方法就是將射頻模擬設計與數(shù)字部分,,硬件與軟件,,芯片與PCB進行有機結合。射頻模擬設計必須與數(shù)字系統(tǒng)設計相融合,,而不是幾個分散部分的生硬組合,。軟硬件設計相結合,對于工程師的要求也就越來越高,。當然也就促使工程師去設計開發(fā)更高集成度,,更多功能的片上系統(tǒng)SoC,盡可能的減少PCB板上分立器件的數(shù)量,。

在很多公司,,一個蘿卜一個坑的時代也會慢慢結束,我們也不可能僅僅沉浸在自己的領域,,只是完成自己領域的設計,,不去或者很少去關心別人在做什么。對于交叉學科的人才需求在射頻設計中也日漸增長,,一個好的射頻工程師必須能夠突破自己知識技能的邊界,,通過融合數(shù)字設計,信號處理和SoC技術來設計出更好的產(chǎn)品,。

大學時期,,在學校的二手市場淘到一個Nokia 3230, 那個時代諾基亞堪稱是手機的王者,,堅固結實,,功能強大,但和現(xiàn)在的手機比起來,,無論是塊頭重量,,還是功能上,都像一款磚頭一樣,,而現(xiàn)在功能如此強大的手機卻能輕松的裝進口袋,,而且輕便快速。如果沒有高集成度的集成電路IC的出現(xiàn),,這種設計的復雜度簡直不堪想象,。高集成射頻模擬芯片Soc的研發(fā)成功要晚于數(shù)字基帶集成電路。實際上,,Soc的出現(xiàn),,不僅能夠制作出功能更復雜的小型無線產(chǎn)品,也直接變頻架構的接收機的實現(xiàn)成為可能,。射頻模擬集成電路技術的發(fā)展使得射頻SoC成為可能,,一個芯片就是一個射頻收發(fā)機。

我們所設計的射頻系統(tǒng)其實僅僅是整個無線數(shù)字收發(fā)機的一個前端子系統(tǒng),數(shù)字基帶部分的性能和射頻模擬系統(tǒng)相互影響,,相互成就,。

在給定靈敏度的前提下,基帶的解調器新能與處理器增益決定了射頻收發(fā)機的噪聲系數(shù),;同樣的,,在射頻接收機的鏈路中,為了達到某個數(shù)據(jù)誤碼率BER,,信道濾波后的群時延失真會影響到信噪干擾比SNIR的最低要求,。因為接收的信號強度是在數(shù)字區(qū)域測量的,而不是像過去一樣使用模擬功率檢測器來測量,,所以射頻接收機的自動增益控制AGC在數(shù)字基帶系統(tǒng)中是閉環(huán)的,。同樣的,在發(fā)射端,,發(fā)射功率則受控于數(shù)字基帶,,通過調整數(shù)字基帶信號在I/Q 信道中的電平比,直流偏置以及I/Q 兩信道的不均衡可以得到補償,。

在接收鏈路中,,射頻與數(shù)字基帶之間的接口是模數(shù)轉換器ADC,而在發(fā)射端,,射頻和數(shù)字基帶的接口是數(shù)模轉換器DAC,,ADC和DAC的動態(tài)范圍或者分辨率影響著增益控制范圍和射頻接受與發(fā)射端的信號質量。因此,,數(shù)字和射頻的聯(lián)合設計是一個必然趨勢,,同樣要求射頻工程師要具備數(shù)字基帶以及現(xiàn)代通信理論的知識儲備。

另外,,射頻軟件也變得越來越重要,,射頻系統(tǒng)需要越來越多的軟件來控制和支持。數(shù)字信號處理以及相關軟件的應用,,在射頻系統(tǒng)設計中也越來越重要,,比如射頻收發(fā)機的增益自動控制AGC,射頻頻帶的選擇,,信道選擇等等,,都需要嵌入式DSP來執(zhí)行。尤其在將來的軟件無線電SDR中,,嵌入式DSP能力可能稱為射頻工程師的一個必備技能,。

有朝一日,射頻天線和濾波模塊是不是也會像數(shù)字基帶一樣,,實現(xiàn)可編程,?

學無止境,,對于射頻工程師更是如此,唯有保持對新技術新知識的及時儲備,,才能使自己在這個無線潮流中不掉隊。





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