Introdução

Sendo a “joia da coroa” do fabrico de topo de gama, os chips são um indicador crítico da força global de uma nação e a pedra angular da indústria da informação. Os chips essenciais não só trazem lucros significativos às indústrias nacionais, como também criam um efeito multiplicador que impulsiona o rápido crescimento em todos os sectores. O domínio das principais tecnologias de circuitos integrados, especialmente nos produtos topo de gama, permite à China dominar a cadeia industrial global, apoiando assim a estratégia nacional para o desenvolvimento da indústria da informação. As pastilhas RF Beidou desempenham um papel fundamental para garantir a segurança da informação espaço-temporal da China e são cruciais para a estratégia de inovação tecnológica do país. Ao desenvolver chips RF Beidou autónomos e controláveis, a China pode libertar-se das barreiras tecnológicas de longa data e dos monopólios impostos por fornecedores estrangeiros, resolvendo os desafios enfrentados nas aplicações Beidou e na segurança da informação espácio-temporal. Para indústrias emergentes como a IdC, os automóveis conectados, a condução inteligente e a logística inteligente, os chips RF Beidou fornecem serviços essenciais de posicionamento e temporização de alta precisão que servem de “areia e cimento” para a construção destas aplicações. Estas tecnologias de base são indispensáveis para um desenvolvimento estável e seguro.

Arquitetura do chip RF Beidou: Um projeto complexo e integrado

Os chips RF Beidou são normalmente compostos por receptores RF GNSS, processadores de sinais de banda base GNSS, microprocessadores, sistemas de gestão de energia, memória, unidades de controlo, unidades de armazenamento e circuitos de interface periféricos. A complexidade da conceção de pastilhas, em especial no caso de concepções integradas de RF e de SoC (System on Chip) de banda de base, torna o desenvolvimento destas pastilhas um grande desafio. As variações nas capacidades de conceção afectam diretamente o desempenho, a sensibilidade, o consumo de energia, a dimensão e o custo do chip, influenciando assim a competitividade dos produtos terminais de navegação e posicionamento. A partir do mais recente diagrama estrutural do chip RF Beidou de quarta geração da Huada Beidou, podemos observar que a elevada integração, o melhoramento do desempenho e o controlo multidimensional da potência se tornaram os principais focos do desenvolvimento do chip RF Beidou.

Sistema em chip (SoC): Um design revolucionário

SoC (System on Chip) refere-se a um único chip que integra todos os componentes do sistema de hardware e software incorporado, sendo atualmente a principal direção de investigação das principais empresas de chips. Em comparação com os chips SIP (System in Package), que integram vários chips funcionais num único pacote, os chips SoC oferecem vantagens substanciais em termos de tamanho, consumo de energia e custo. A integração de RF, banda de base, gestão de energia, armazenamento incorporado e interfaces num único chip SoC melhora consideravelmente o desempenho, minimizando o consumo de energia, o tamanho e o custo. O mais recente chip RF Beidou de quarta geração da Huada Beidou continua a adotar a arquitetura SoC, integrando dois microprocessadores, unidades RF, unidades de banda de base digital, memória, gestão de energia e interfaces periféricas, oferecendo vantagens como elevada integração, funcionalidade potente, baixo consumo de energia e tamanho reduzido.

Tecnologias-chave no desenvolvimento de chips RF Beidou

Posicionamento de combinação multi-sistema e multi-frequência

Os chips RF Beidou têm de suportar vários sistemas de navegação por satélite, como o Beidou (China), GPS (EUA), GLONASS (Rússia), GALILEO (Europa), QZSS (Japão) e NavIC (Índia), ao mesmo tempo que recebem e combinam sinais de satélite de várias bandas de frequência (L1, L2, L5, L6). Isto permite que o chip maximize os recursos de sinal de satélite e melhore o desempenho de posicionamento.

Posicionamento apenas com Beidou e posicionamento prioritário com Beidou

Os chips RF Beidou devem suportar os novos sinais Beidou B1I, B1C, B2I, B3I, B2a e B2b, assegurando um posicionamento fiável e uma precisão de tempo. Os chips foram concebidos para dar prioridade aos satélites Beidou para posicionamento, permitindo que o Beidou funcione como sistema primário, com outros sistemas de satélite a atuar como secundários. Esta conceção aumenta a fiabilidade e a segurança da navegação baseada no Beidou.

Capacidade Anti-Jamming

Os chips RF Beidou devem ser capazes de detetar e filtrar sinais de interferência em tempo real para evitar que a interferência afecte as funções de navegação e posicionamento do chip. Isto é fundamental para manter a integridade e o desempenho do chip em ambientes difíceis.

Algoritmos de posicionamento de alta precisão incorporados

Os chips RF Beidou incorporam algoritmos de alta precisão para garantir um posicionamento exato. Conseguir isto com um poder de processamento e uma capacidade de armazenamento limitados apresenta desafios, especialmente quando se trata de equilibrar o baixo consumo de energia e o custo. O mais recente chip RF Beidou de quarta geração suporta algoritmos de combinação de navegação por satélite-inercial, aumentando a fiabilidade do posicionamento em vários cenários.

Recolha de efemérides em linha e previsão de efemérides fora de linha

Os dados das efemérides são cruciais para a navegação, mas em ambientes de sinal fraco, o tempo necessário para adquirir mensagens de navegação por satélite pode ser longo. A capacidade do chip para armazenar e aceder rapidamente aos dados das efemérides, reduzindo o tempo de arranque a frio e permitindo um posicionamento mais rápido, é uma caraterística fundamental do chip RF de quarta geração do Huada Beidou.

“Segurança ”Nível da fonte do sinal

Para garantir a segurança e a autenticidade dos sinais de navegação Beidou, a encriptação por hardware no chip será essencial. A encriptação “ao nível da fonte do sinal” proporcionará uma base segura para aplicações baseadas na localização, garantindo que os dados de posição não são adulterados durante a transmissão.

Tecnologia-chave: Controlo multidimensional do consumo de energia

O consumo de energia dos chips RF Beidou tem um impacto direto no tempo de espera e no tempo de funcionamento dos terminais, especialmente nos dispositivos móveis alimentados por bateria. Para reduzir o consumo de energia, as pastilhas Beidou têm de otimizar todos os pontos de conceção que afectam a utilização de energia. Por exemplo, o mais recente chip RF Beidou de quarta geração reduz o consumo de energia em cerca de 50% em comparação com os modelos anteriores, graças a concepções multidimensionais de controlo do consumo de energia.

Otimização da potência de RF

Ao utilizar um amplificador de baixo ruído e um loop bloqueado por fase para receber sinais de dupla frequência, o consumo de energia do chip RF é significativamente reduzido. A configuração dinâmica da largura de banda e da potência para diferentes sistemas e bandas de frequência optimiza a qualidade de receção do sinal e minimiza a utilização de energia.

Potência de espera ultra-baixa

Os chips RF Beidou utilizam tecnologia avançada de transístores e circuitos osciladores de baixo consumo para manter um consumo de energia em modo de espera ultra-baixo, permitindo que o chip acorde do modo de espera com um consumo mínimo de energia. A potência em modo de espera do mais recente chip Beidou é inferior a 2μA, alinhando-se com os chips MCU de baixa potência líderes da indústria.

Ajuste da frequência dinâmica

A frequência de trabalho e a tensão do processador ajustam-se dinamicamente com base na carga, optimizando o consumo de energia e mantendo um elevado desempenho quando necessário.

Estratégias optimizadas de gestão de energia

Os chips RF Beidou utilizam múltiplos domínios de energia, permitindo a comutação dinâmica entre diferentes modos de energia, como o funcionamento normal, sono, sono profundo e modos de espera, para minimizar o consumo de energia.

Conclusão: Avanço da tecnologia de chips RF Beidou para a competitividade global

O desenvolvimento de chips RF Beidou representa um passo crítico para a indústria de navegação por satélite da China. As inovações na integração de SoC, o design de alto desempenho e a otimização do consumo de energia estão a posicionar os chips Beidou da China para a competitividade global. Com avanços em tecnologias críticas, como capacidades anti-bloqueio, algoritmos de alta precisão incorporados e encriptação segura de sinais, os chips RF Beidou estão a tornar-se a espinha dorsal de numerosas indústrias emergentes, incluindo IoT, cidades inteligentes e condução autónoma. O desenvolvimento contínuo destes chips garantirá que a China possa assegurar o seu lugar como líder nas tecnologias globais de navegação e posicionamento por satélite.