Abstracto

Con la creciente adopción de la Sistema de navegación por satélite Beidou, El chip RF desempeña un papel fundamental para garantizar un alto rendimiento y fiabilidad. Este artículo explora el diseño y la implementación de un Chip RF Beidou que aborda las interferencias Bluetooth, un importante reto al que se enfrentan los dispositivos terminales de navegación integrados y miniaturizados. Al mitigar las interferencias Bluetooth, este chip mejora la calidad de los mensajes cortos del Servicio de Radiodeterminación por Satélite (RDSS), esenciales para campos como la vigilancia de catástrofes geológicas, los estudios hidrológicos y la navegación marítima.

I. Antecedentes de las interferencias y desafíos técnicos

Dispositivos Bluetooth, que funcionan en el 2,402-2,480 GHz banda de frecuencias, se sitúan a sólo 8 MHz del límite inferior de la Banda de recepción Beidou RDSS. Dado que la potencia de transmisión de Bluetooth suele ser de 0 dBm y la de la señal RDSS de -100 dBm, la disparidad entre estas señales puede alcanzar hasta 60 dB. Debido a la proximidad de estas frecuencias y a las limitaciones del ancho de banda, las redes filtros de RF no pueden eliminar eficazmente una interferencia tan fuerte, lo que provoca la saturación del front-end del receptor y compromete la sensibilidad del sistema y la calidad de la comunicación.

Para hacer frente a estas interferencias, se Chip RF Beidou con técnicas de filtrado avanzadas y un diseño de circuitos robusto es crucial para mejorar la fiabilidad del sistema en entornos difíciles.

II. Diseño de la arquitectura del sistema del chip de RF

El Chip RF Beidou adopta una arquitectura de doble conversión, integrando un Ondas acústicas de superficie (SAW) con un filtro activo en chip para crear un canal receptor altamente lineal y resistente a las interferencias. La arquitectura incluye:

1. Conversión de frecuencia de primera etapa

En la primera etapa, la señal de RF se convierte a una frecuencia intermedia (FI) más alta. La señal Filtro SAW proporciona más de 40 dB de rechazo fuera de banda, eliminando eficazmente las interferencias Bluetooth de la señal.

2. Conversión de frecuencia y filtrado de segunda etapa

La señal se convierte a una frecuencia más baja, donde un chip Filtro activo RC realiza un filtrado secundario. Este filtrado en dos etapas garantiza un equilibrio óptimo entre rendimiento e integración. Además, un Amplificador de bajo ruido (LNA) de 30 dB para evitar la saturación de la señal y mantener una excelente linealidad.

III. Diseño de circuitos clave y simulación de chips de RF

1. Circuito de conversión de frecuencia de primera etapa

El mezclador pasivo del circuito de primera etapa ofrece una linealidad excepcional. Los resultados de la simulación lo demuestran:

1.Ganar estabilidad dentro de 10-12 dB.

2.Cifra de ruido por debajo de 15 dB.

3.Entrada alta Punto de compresión de 1 dB a -5 dBm, lo que garantiza un rendimiento fiable en entornos con muchas interferencias.

2. Filtrado de segunda etapa y control de ganancia

El Amplificador de ganancia programable de 6 etapas combinado con un Filtro RC paso bajo consigue un rango de ajuste de ganancia de 55 dB, manteniendo un excelente rechazo fuera de banda. Los pasos de ganancia se ajustan con precisión a 8 dB por etapa, lo que permite un control preciso del ancho de banda del filtro.

IV. Verificación de las pruebas y análisis del rendimiento

El Chip RF Beidou se fabricó utilizando un 0,13 μm RFCMOS proceso y envasado en un QFN64. Los principales resultados de las pruebas son:

1.Figura de ruido: El factor de ruido global del canal receptor es inferior a 15 dB.

2.Linealidad: El punto de compresión de 1 dB de entrada alcanza -35 dBm, lo que demuestra una gran linealidad en presencia de fuertes interferencias.

3.Rendimiento antiinterferencias: En -45 dBm Interferencia Bluetooth, el receptor mantiene con éxito la recepción de señales RDSS con una relación portadora-ruido de 42-44. Incluso en pruebas reales de alineación de satélites, el receptor completó comunicaciones de mensajes cortos a pesar de la proximidad de un dispositivo Bluetooth.

V. Conclusión e importancia de los chips de radiofrecuencia en el mercado

El Chip RF Beidou diseñado en este estudio mitiga eficazmente las interferencias Bluetooth mediante una arquitectura híbrida de doble conversión de frecuencia y técnicas avanzadas de filtrado. Las innovaciones incluyen:

1.Mezcladores pasivos de alta linealidad y filtros de ganancia programables que permiten una recepción de alto rango dinámico en entornos con muchas interferencias.

2.La integración de la tecnología off-chip Filtros SAW y en chip filtros activos que reducen significativamente las interferencias de frecuencia de los dispositivos Bluetooth.

Este diseño no sólo resuelve los problemas de interferencia para Terminales Beidou sino que también sienta las bases para futuras chip RF desarrollo en otras aplicaciones, como Mitigación de interferencias 4G/5G y un uso más amplio en IoT dispositivos. La escalabilidad de esta tecnología encierra un importante potencial de mercado para las industrias que requieren sistemas robustos de navegación por satélite, entre ellas conducción autónoma, agricultura de precisión, y comunicaciones de emergencia.