在 ISSCC 2022 上宣布：阻抗調(diào)諧和參考信號自校正技術(shù)可以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的藍(lán)牙 LE 實施
先進(jìn)半導(dǎo)體解決方案的主要供應(yīng)商瑞薩電子公司 （TSE:6723） 宣布開發(fā)出兩種支持低功耗藍(lán)牙 （LE） 低功耗近場通信的 2.4 GHz 射頻收發(fā)器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。新技術(shù)還實現(xiàn)了更小的安裝面積和更好的電源效率。瑞薩在 2 月 20 日至 24 日于舊金山舉行的 2022 年國際固態(tài)電路會議 （ISSCC 2022） 上展示了這些技術(shù)。
藍(lán)牙 LE 射頻收發(fā)器電路原型芯片照片
除了緊湊、低成本和高能效之外，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備還必須為藍(lán)牙 LE 提供靈活的支持，無論其實現(xiàn)格式如何。瑞薩電子開發(fā)了兩種新技術(shù)來滿足這些要求：1） 一種匹配電路技術(shù)，它覆蓋了很寬的阻抗范圍，使 IC 能夠匹配各種天線和電路板的阻抗，而無需外部阻抗匹配電路；2） 一種針對本地生成的參考信號的信號校正技術(shù)，它使用一個小電路來自我校正電路元件中的不一致性和周圍條件的變化，而無需校準(zhǔn)。
瑞薩電子已在采用 22-nm CMOS 工藝構(gòu)建的藍(lán)牙 LE 射頻收發(fā)器電路原型上驗證了這些技術(shù)的有效性。借助這些新技術(shù)，瑞薩將包括電源在內(nèi)的電路面積減少到了 0.84 mm2，這是此類設(shè)備中世界上最小的。這是通過修改接收器架構(gòu)以減少電感器的數(shù)量并進(jìn)行增強(qiáng)，例如具有小安裝面積的低電流基帶放大器和高效的 D 類放大器來實現(xiàn)的。它們提供一流的電源效率，接收和傳輸期間的功耗分別為 3.6 mW 和 4.1 mW。這些進(jìn)步可實現(xiàn)更小的尺寸、更低的電路板成本和更低的功耗，同時簡化電路板設(shè)計過程。
新的射頻收發(fā)器技術(shù)的好處是：
1. 覆蓋寬阻抗范圍的匹配電路技術(shù)（片上天線阻抗調(diào)諧器，AIT）
瑞薩電子在 ISSCC 2015 上展示的集成阻抗匹配電路技術(shù)實現(xiàn)了緊湊且低成本的藍(lán)牙 LE 產(chǎn)品，無需外部電感器或電容器即可在接收和發(fā)送之間切換或阻抗匹配。但是，根據(jù)天線類型或電路板設(shè)計考慮，阻抗不一定達(dá)到 50 Ω，仍然需要外部匹配電路。此外，當(dāng)使用早期技術(shù)并添加具有阻抗改變功能的匹配電路時，仍然可能出現(xiàn)信號損耗增加和無法實現(xiàn)足夠變化范圍的問題。
為了解決這些問題，瑞薩開發(fā)了一種新的可變阻抗匹配電路技術(shù)，該技術(shù)由兩個電感器和四個可變電容器組成。匹配電路中使用的發(fā)射端電感和接收端電感采用同心圓排列方式，利用它們的互感來降低信號損耗，降低有效寄生電容。這既擴(kuò)大了可變阻抗范圍，又大大縮小了電路面積。表示阻抗失配的電壓駐波比 （VSWR） 最大值為 6.8，可變阻抗范圍約為 25 至 300 Ω。
2. 無需校準(zhǔn)電路的參考信號自校正電路技術(shù)（Self-IQ-Phase Correction，SIQC）
RF收發(fā)器在內(nèi)部生成與通過天線接收的無線電信號大致相同頻率的參考信號（本地生成的信號）。該信號用于將千兆赫頻段無線信號轉(zhuǎn)換為低頻基帶信號。參考信號的精度可能會因電路元件的不一致或溫度或電源電壓的變化等因素而降低。過去，使用校準(zhǔn)電路的相位和幅度偏差補(bǔ)償技術(shù)來準(zhǔn)確生成參考信號。然而，這導(dǎo)致了問題，因為集成這樣的校準(zhǔn)電路需要更大的芯片面積、更高的功耗和增加的測試成本。
瑞薩通過開發(fā)一種新的自 IQ 相位校正電路技術(shù)解決了這些問題，該技術(shù)使用四個不同相位的參考信號通過允許相位差相互抵消來相互校正。這種自校正電路要小得多，并且可以以大約是傳統(tǒng)校準(zhǔn)電路的十二分之一尺寸實現(xiàn)。對接收性能至關(guān)重要的鏡像信號抑制比平均為 39 dB，符合藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，并有充足的余量。
這些技術(shù)適用于除低功耗藍(lán)牙之外的不同類型的射頻收發(fā)器，瑞薩電子目前正致力于這些技術(shù)的實際應(yīng)用。
關(guān)于瑞薩電子公司
瑞薩電子公司 （ TSE: 6723 ） 通過完整的半導(dǎo)體解決方案提供值得信賴的嵌入式設(shè)計創(chuàng)新，使數(shù)十億連接的智能設(shè)備能夠改善人們的工作和生活方式。作為微控制器、模擬、電源和 SoC 產(chǎn)品的全球領(lǐng)導(dǎo)者，瑞薩為廣泛的汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供全面的解決方案，幫助塑造無限的未來。訪問Renesas.com了解更多信息。在LinkedIn、Facebook、Twitter、YouTube和Instagram 上關(guān)注我們。
