Les puces RF sont au c\u0153ur des syst\u00e8mes modernes de communication sans fil et de navigation. Elles d\u00e9terminent directement la sensibilit\u00e9, la capacit\u00e9 anti-brouillage et le niveau d'int\u00e9gration de l'ensemble du syst\u00e8me. Avec la mise en r\u00e9seau compl\u00e8te du syst\u00e8me de navigation chinois BeiDou et le d\u00e9veloppement rapide de la communication \u00e0 ondes millim\u00e9triques 5G, la demande de puces RF hautement performantes et tr\u00e8s autonomes augmente. Cet article explore la voie de mise en \u0153uvre et les d\u00e9fis techniques des puces RF dans l'architecture du syst\u00e8me, la conception des circuits cl\u00e9s et l'optimisation de l'int\u00e9gration, en se concentrant sur les applications typiques de la navigation et des syst\u00e8mes \u00e0 ondes millim\u00e9triques.<\/p>\n\n\n\n
Dans les syst\u00e8mes de navigation civils et militaires, la compatibilit\u00e9 multimode (BeiDou, GPS, GLONASS, Galileo) est devenue une tendance de d\u00e9veloppement. Les r\u00e9cepteurs de navigation traditionnels sont largement tributaires de puces \u00e9trang\u00e8res, ce qui entra\u00eene des risques pour la cha\u00eene d'approvisionnement et la s\u00e9curit\u00e9 technique. Pour y rem\u00e9dier, les instituts de recherche nationaux ont mis au point une puce RF de navigation (RFIC) hautement int\u00e9gr\u00e9e et enti\u00e8rement autonome, utilisant la technologie RF-CMOS et int\u00e9grant des modules tels que des amplificateurs \u00e0 faible bruit (LNA), des m\u00e9langeurs, des filtres complexes, des amplificateurs \u00e0 gain variable (VGA) et des ADC, cr\u00e9ant ainsi une cha\u00eene compl\u00e8te de traitement du signal depuis la RF jusqu'\u00e0 la fr\u00e9quence interm\u00e9diaire num\u00e9rique.<\/p>\n\n\n\n
Cette puce RF adopte une architecture de basse fr\u00e9quence interm\u00e9diaire \u00e0 conversion descendante en un seul \u00e9tage, ce qui r\u00e9duit efficacement la complexit\u00e9 des circuits p\u00e9riph\u00e9riques tout en garantissant les performances du syst\u00e8me. Le LNA, en tant que premier \u00e9tage de la cha\u00eene de r\u00e9ception, joue un r\u00f4le crucial dans la d\u00e9termination du facteur de bruit et de l'adaptation d'imp\u00e9dance. La conception utilise une structure d'inductance \u00e0 d\u00e9g\u00e9n\u00e9rescence de source combin\u00e9e \u00e0 un r\u00e9seau d'adaptation capacitif-inductif pour obtenir une adaptation d'entr\u00e9e de 50\u03a9 tout en optimisant le facteur de bruit \u00e0 moins de 2 dB. Le facteur de bruit global du syst\u00e8me est inf\u00e9rieur \u00e0 4 dB, ce qui am\u00e9liore consid\u00e9rablement la sensibilit\u00e9 du r\u00e9cepteur.<\/p>\n\n\n\n
En outre, le filtre de fr\u00e9quence interm\u00e9diaire utilise une structure de filtre complexe Gm-C de Chebyshev de cinqui\u00e8me ordre, qui ajuste le gain, la fr\u00e9quence centrale et la largeur de bande par transconductance et capacit\u00e9. Cette structure permet d'obtenir un rapport de rejet d'image (IMRR) sup\u00e9rieur \u00e0 40 dB avec une largeur de bande de 4 MHz et une plan\u00e9it\u00e9 de la bande passante de 0,55 dB, ce qui am\u00e9liore les capacit\u00e9s d'antibrouillage et de s\u00e9lection des signaux du syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n
Dans les fr\u00e9quences d'ondes millim\u00e9triques, en particulier dans la bande W (75-110 GHz), la conception de puces RF est confront\u00e9e \u00e0 des d\u00e9fis tels que des fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es, des longueurs d'onde plus petites et des pertes de transmission plus importantes. Par exemple, dans un radar anticollision de 77 GHz, les composants T\/R doivent pr\u00e9senter un gain \u00e9lev\u00e9, un faible bruit, une commutation rapide et une int\u00e9gration pouss\u00e9e. Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, l'introduction de puces RF SOC \u00e0 2 \u00e9metteurs et 4 r\u00e9cepteurs d\u00e9velopp\u00e9es au niveau national a ouvert la voie \u00e0 la miniaturisation et \u00e0 la r\u00e9duction des co\u00fbts des frontaux de radars \u00e0 ondes millim\u00e9triques.<\/p>\n\n\n\n
Ces puces RF int\u00e8grent des modules tels que des amplificateurs de puissance, des amplificateurs \u00e0 faible bruit, des m\u00e9langeurs, des d\u00e9phaseurs et des synth\u00e9tiseurs de fr\u00e9quence, permettant un fonctionnement simultan\u00e9 sur plusieurs canaux. Pour garantir l'int\u00e9grit\u00e9 des signaux haute fr\u00e9quence, les puces sont coupl\u00e9es \u00e0 des structures d'interconnexion RF de haute performance, telles que des sondes guide d'ondes-microbande, des transitions verticales et des conversions BGA-microbande. En optimisant les structures des sondes et en int\u00e9grant des surfaces de court-circuit, ces conceptions permettent d'obtenir des performances \u00e0 large bande avec une perte d'insertion inf\u00e9rieure \u00e0 0,2 dB et une perte de retour sup\u00e9rieure \u00e0 -20 dB dans la gamme de fr\u00e9quences 72-82 GHz, ce qui am\u00e9liore consid\u00e9rablement l'efficacit\u00e9 du syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n
Qu'il s'agisse de puces de navigation ou de puces RF \u00e0 ondes millim\u00e9triques, les efforts de conception se concentrent g\u00e9n\u00e9ralement sur les aspects fondamentaux suivants :<\/p>\n\n\n\n
Faible bruit et haute lin\u00e9arit\u00e9<\/strong> Filtres et rejet d'images<\/strong> Int\u00e9gration des syst\u00e8mes et compatibilit\u00e9 \u00e9lectromagn\u00e9tique<\/strong> Configurabilit\u00e9 et adaptabilit\u00e9 des applications<\/strong> Les puces RF sont les \u201csens\u201d et la \u201cvoix\u201d des syst\u00e8mes sans fil, leurs performances ayant un impact direct sur le niveau g\u00e9n\u00e9ral des communications, de la navigation, des radars et d'autres dispositifs. Actuellement, les puces RF nationales dans les domaines de la navigation et des ondes millim\u00e9triques ont fait des progr\u00e8s significatifs, atteignant une autonomie totale depuis la conception de l'architecture et l'optimisation des circuits jusqu'\u00e0 l'int\u00e9gration des syst\u00e8mes. \u00c0 l'avenir, avec le r\u00e9tr\u00e9cissement des n\u0153uds de processus, l'\u00e9volution des technologies d'emballage telles que SiP et 3D-IC et l'application d'outils de conception assist\u00e9e par l'IA, les puces RF continueront \u00e0 progresser en termes de fr\u00e9quences plus \u00e9lev\u00e9es, de consommation d'\u00e9nergie plus faible et d'intelligence plus forte, apportant ainsi un soutien solide aux syst\u00e8mes de communication et de perception ind\u00e9pendants et contr\u00f4lables de la Chine.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" RF chips serve as the core component in modern wireless communication and navigation systems, directly determining the sensitivity, anti-jamming capability, and integration level of the entire system. With the comprehensive networking of China\u2019s BeiDou Navigation System and the rapid development of 5G millimeter-wave communication, the demand for high-performance and highly autonomous RF chips is increasing. […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1400,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[30,31],"tags":[36],"class_list":["post-1442","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-industry-insights","category-blog","tag-yvette-wu"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1442","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1442"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1442\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1443,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1442\/revisions\/1443"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1400"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1442"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1442"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1442"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
Le LNA, en tant que premier \u00e9tage d'amplification, d\u00e9termine la sensibilit\u00e9 du syst\u00e8me, tandis que la lin\u00e9arit\u00e9 du VGA et de l'amplificateur de puissance de l'\u00e9tage final (par exemple, OIP3) affecte la gamme dynamique et la capacit\u00e9 anti-brouillage du syst\u00e8me. Gr\u00e2ce \u00e0 l'optimisation du gain en cascade et aux structures de r\u00e9troaction n\u00e9gative, il est possible de parvenir \u00e0 un \u00e9quilibre entre le bruit et la lin\u00e9arit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n
Les filtres complexes sont essentiels dans les architectures \u00e0 basse fr\u00e9quence interm\u00e9diaire, leur rejet hors bande et la plan\u00e9it\u00e9 de la bande passante ayant une incidence directe sur la qualit\u00e9 du signal. La structure de Chebyshev, avec sa bande de transition abrupte, est largement adopt\u00e9e et renforc\u00e9e par des modules de pr\u00e9-calibrage pour am\u00e9liorer l'IMRR.<\/p>\n\n\n\n
Les puces RF hautement int\u00e9gr\u00e9es combinent des circuits analogiques et num\u00e9riques, et le bruit de commutation num\u00e9rique peut affecter les performances RF par le biais du couplage avec le substrat. Des techniques telles que les anneaux de protection, les domaines de puissance ind\u00e9pendants et l'isolation profonde des puits N sur les sch\u00e9mas peuvent supprimer efficacement le couplage du bruit et am\u00e9liorer la stabilit\u00e9 du syst\u00e8me.<\/p>\n\n\n\n
Les puces RF modernes prennent g\u00e9n\u00e9ralement en charge les interfaces SPI ou I\u00b2C, ce qui permet aux utilisateurs d'ajuster dynamiquement le gain, la largeur de bande et les modes op\u00e9rationnels pour s'adapter aux besoins variables des syst\u00e8mes de navigation ou de radar multimodes.<\/p>\n\n\n\n4. <\/strong>Conclusion et perspectives<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n