글로벌 위성 항법 시스템이 GPS 위주에서 다중 시스템 호환성을 갖춘 “GNSS 시대'로 진화함에 따라 중국은 베이더우 시스템의 개발과 산업화를 위해 고성능, 고도의 자율성을 갖춘 항법 칩을 시급히 요구하고 있습니다. 이러한 맥락에서, RF 칩 는 내비게이션 수신기의 핵심 프런트엔드 구성 요소로서 중요한 역할을 합니다. 이 칩의 성능에 따라 전체 내비게이션 시스템의 감도, 전파 방해 방지 기능, 위치 정확도가 직접적으로 결정됩니다.

연구를 통해 자오 젠신과 저우 젠지는 완전 자율, 고집적 멀티 모드 내비게이션을 제안했습니다. RF 칩 아키텍처를 사용합니다. 이 칩은 RF-CMOS 기술을 기반으로 하며 단일 다운 컨버전 중간 주파수 아키텍처를 채택하고 있습니다. 저잡음 증폭기(LNA), 믹서, 복합 필터, 가변 이득 증폭기(VGA), 주파수 합성기, 4비트 ADC 등 모든 주요 모듈을 통합하여 RF 신호에서 디지털 중간 주파수 신호로 효율적으로 변환합니다.

회로 설계 및 주요 성능 최적화

회로 설계 측면에서 RF 칩 는 노이즈 제어, 선형성 및 이미지 억제와 같은 중요한 매개변수에 대해 체계적으로 최적화되었습니다. 소스 열화 인덕터 구조의 LNA와 완전 차동 RF-VGA의 조합을 통해 노이즈 수치를 2dB 이하로 제어합니다. 5차 체비셰프 복합 필터는 30dB 이상의 대역 외 억제율을 달성하고, 사전 보정 모듈을 통해 이미지 제거율을 47dB로 개선하여 신호 순도를 크게 향상시킵니다.

또한 이 칩은 뛰어난 다이나믹 레인지와 선형성을 자랑합니다. 5단계 VGA 설계로 50dB의 이득 제어 범위와 20dBm 이상의 출력 3차 인터셉트 포인트(OIP3)를 달성하여 복잡한 전자기 환경에서도 약한 내비게이션 신호를 안정적으로 수신할 수 있습니다.

물리적 설계 및 노이즈 억제 기술

물리적 디자인 측면에서는 RF 칩 에는 보호 링, 독립적인 기판 접점, 전력 필터링 기술 등 엄격한 절연 및 노이즈 방지 조치가 통합되어 있습니다. 이를 통해 RF 회로를 방해할 수 있는 디지털 스위치 노이즈를 효과적으로 억제하여 고집적도에서도 칩의 작동 안정성을 보장합니다.

테스트 결과 및 업계 시사점

테스트 결과 다음과 같이 나타났습니다. RF 칩 는 OIP3, IMRR, 잡음 지수 등 주요 지표에서 기존 설계 방식보다 뛰어난 성능을 발휘합니다. 또한 4대 내비게이션 시스템인 베이더우, GPS, 글로나스, 갈릴레오와 완벽하게 호환될 뿐만 아니라 유사한 외국 제품을 대체할 수 있는 기술력도 갖추고 있습니다. 이는 중국 내 내비게이션 수신기의 국내 개발과 자립에 필수적인 기술 지원을 제공합니다.