À medida que o sistema global de navegação por satélite evolui do domínio do GPS para uma “era GNSS” com compatibilidade multi-sistemas, a China exige urgentemente chips de navegação de alto desempenho e altamente autónomos para o desenvolvimento e a industrialização do sistema BeiDou. Neste contexto, Chips RF desempenham um papel crítico como componente central do front-end dos receptores de navegação. O desempenho destes chips determina diretamente a sensibilidade, a capacidade anti-bloqueio e a precisão de posicionamento de todo o sistema de navegação.

Na sua investigação, Zhao Jianxin e Zou Zhenjie propuseram uma navegação multimodo totalmente autónoma e altamente integrada Chip RF arquitetura. Este chip baseia-se na tecnologia RF-CMOS e adopta uma arquitetura de frequência intermédia de conversão descendente única. Integra todos os módulos principais, incluindo amplificador de baixo ruído (LNA), misturador, filtro complexo, amplificador de ganho variável (VGA), sintetizador de frequência e um ADC de 4 bits, para obter uma conversão eficiente de sinais RF para sinais digitais de frequência intermédia.

Conceção do circuito e principais optimizações de desempenho

Em termos de conceção de circuitos, o Chip RF foi sistematicamente optimizado para parâmetros críticos como o controlo do ruído, a linearidade e a supressão de imagem. Através da combinação de um LNA com uma estrutura indutora de degeneração de fonte e um RF-VGA totalmente diferencial, o valor do ruído é controlado para menos de 2 dB. Um filtro complexo Chebyshev de quinta ordem atinge mais de 30 dB de supressão fora de banda, e o rácio de rejeição de imagem é melhorado para 47 dB através de um módulo de pré-calibração, melhorando significativamente a pureza do sinal.

Além disso, o chip apresenta uma gama dinâmica e linearidade excepcionais. Um design VGA de cinco fases atinge uma gama de controlo de ganho de 50 dB, com um ponto de interceção de terceira ordem (OIP3) de saída superior a 20 dBm, garantindo uma receção estável de sinais de navegação fracos, mesmo em ambientes electromagnéticos complexos.

Conceção física e técnicas de supressão de ruído

Em termos de conceção física, o Chip RF incorpora medidas rigorosas de isolamento e anti-ruído, incluindo anéis de proteção, contactos de substrato independentes e tecnologias de filtragem de energia. Estas medidas suprimem eficazmente o ruído de comutação digital que poderia interferir com os circuitos de RF, garantindo a estabilidade do funcionamento do chip, mesmo com elevada integração.

Resultados dos testes e implicações para a indústria

Os resultados dos testes mostram que este Chip RF supera os esquemas de design tradicionais em métricas fundamentais, como OIP3, IMRR e figura de ruído. Não só é totalmente compatível com os quatro principais sistemas de navegação - BeiDou, GPS, GLONASS e Galileu - como também tem a capacidade tecnológica para substituir produtos estrangeiros semelhantes. Isto proporciona um apoio técnico essencial para o desenvolvimento interno e a independência dos receptores de navegação da China.