Os chips de RF s\u00e3o o componente central dos modernos sistemas de comunica\u00e7\u00e3o e navega\u00e7\u00e3o sem fios, determinando diretamente a sensibilidade, a capacidade anti-bloqueio e o n\u00edvel de integra\u00e7\u00e3o de todo o sistema. Com a rede abrangente do sistema de navega\u00e7\u00e3o BeiDou da China e o r\u00e1pido desenvolvimento da comunica\u00e7\u00e3o 5G de ondas milim\u00e9tricas, a procura de chips RF de alto desempenho e altamente aut\u00f3nomos est\u00e1 a aumentar. Este artigo explora o caminho de implementa\u00e7\u00e3o e os desafios t\u00e9cnicos dos chips de RF na arquitetura do sistema, conce\u00e7\u00e3o de circuitos chave e otimiza\u00e7\u00e3o da integra\u00e7\u00e3o, centrando-se em aplica\u00e7\u00f5es t\u00edpicas em sistemas de navega\u00e7\u00e3o e de ondas milim\u00e9tricas.<\/p>\n\n\n\n
Tanto nos sistemas de navega\u00e7\u00e3o civis como nos militares, a compatibilidade multimodal (como BeiDou, GPS, GLONASS, Galileo) tornou-se uma tend\u00eancia de desenvolvimento. Os receptores de navega\u00e7\u00e3o tradicionais t\u00eam dependido em grande medida de chips estrangeiros, o que acarreta riscos para a cadeia de abastecimento e para a seguran\u00e7a t\u00e9cnica. Para resolver este problema, as institui\u00e7\u00f5es de investiga\u00e7\u00e3o nacionais desenvolveram um chip de RF de navega\u00e7\u00e3o altamente integrado e totalmente aut\u00f3nomo (RFIC) utilizando a tecnologia RF-CMOS, integrando m\u00f3dulos como amplificadores de baixo ru\u00eddo (LNA), misturadores, filtros complexos, amplificadores de ganho vari\u00e1vel (VGA) e ADC, criando uma cadeia completa de processamento de sinais desde a RF at\u00e9 \u00e0 frequ\u00eancia interm\u00e9dia digital.<\/p>\n\n\n\n
Este chip RF adopta uma arquitetura de convers\u00e3o descendente de frequ\u00eancia baixa-interm\u00e9dia de uma fase, reduzindo eficazmente a complexidade dos circuitos perif\u00e9ricos e assegurando simultaneamente o desempenho do sistema. O LNA, como primeiro est\u00e1gio da cadeia do recetor, \u00e9 crucial para determinar a figura de ru\u00eddo e a correspond\u00eancia de imped\u00e2ncia. O projeto utiliza uma estrutura indutora de degenera\u00e7\u00e3o da fonte combinada com uma rede de emparelhamento capacitivo-indutivo para obter um emparelhamento de entrada de 50\u03a9, optimizando simultaneamente o valor do ru\u00eddo para menos de 2 dB. A figura de ru\u00eddo global do sistema \u00e9 inferior a 4 dB, melhorando significativamente a sensibilidade do recetor.<\/p>\n\n\n\n
Al\u00e9m disso, o filtro de frequ\u00eancia interm\u00e9dia utiliza uma estrutura de filtro complexo Chebyshev Gm-C de quinta ordem, que ajusta o ganho, a frequ\u00eancia central e a largura de banda atrav\u00e9s da transcondut\u00e2ncia e da capacit\u00e2ncia. Esta estrutura atinge um r\u00e1cio de rejei\u00e7\u00e3o de imagem (IMRR) superior a 40 dB com uma largura de banda de 4 MHz e uma planicidade de banda passante de 0,55 dB, melhorando as capacidades anti-interfer\u00eancia e de sele\u00e7\u00e3o de sinal do sistema.<\/p>\n\n\n\n
Nas frequ\u00eancias de ondas milim\u00e9tricas, especialmente na banda W (75-110 GHz), a conce\u00e7\u00e3o de chips de RF enfrenta desafios como frequ\u00eancias mais elevadas, comprimentos de onda mais pequenos e maiores perdas de transmiss\u00e3o. Por exemplo, num radar de preven\u00e7\u00e3o de colis\u00f5es de 77 GHz, os componentes T\/R t\u00eam de apresentar um elevado ganho, baixo ru\u00eddo, comuta\u00e7\u00e3o r\u00e1pida e elevada integra\u00e7\u00e3o. Nos \u00faltimos anos, a introdu\u00e7\u00e3o de chips SOC RF de 2 transmissores e 4 receptores desenvolvidos internamente proporcionou um caminho vi\u00e1vel para a miniaturiza\u00e7\u00e3o e redu\u00e7\u00e3o de custos de frontends de radar de ondas milim\u00e9tricas.<\/p>\n\n\n\n
Estes chips de RF integram m\u00f3dulos como amplificadores de pot\u00eancia, amplificadores de baixo ru\u00eddo, misturadores, deslocadores de fase e sintetizadores de frequ\u00eancia, suportando o funcionamento simult\u00e2neo de v\u00e1rios canais. Para garantir a integridade dos sinais de alta frequ\u00eancia, os chips s\u00e3o acoplados a estruturas de interconex\u00e3o de RF de alto desempenho, como sondas de guia de onda-microstrip, transi\u00e7\u00f5es verticais e convers\u00f5es de linha BGA para microstrip. Ao otimizar as estruturas das sondas e ao integrar superf\u00edcies de curto-circuito, estas concep\u00e7\u00f5es atingem um desempenho de banda larga com uma perda de inser\u00e7\u00e3o <0,2 dB e uma perda de retorno superior a -20 dB na gama de frequ\u00eancias de 72-82 GHz, melhorando significativamente a efici\u00eancia do sistema.<\/p>\n\n\n\n
Quer se trate de chips de navega\u00e7\u00e3o ou de chips de RF de ondas milim\u00e9tricas, os esfor\u00e7os de conce\u00e7\u00e3o centram-se geralmente nos seguintes aspectos fundamentais:<\/p>\n\n\n\n
Baixo ru\u00eddo e alta linearidade<\/strong> Filtros e rejei\u00e7\u00e3o de imagens<\/strong> Integra\u00e7\u00e3o de sistemas e compatibilidade electromagn\u00e9tica<\/strong> Configurabilidade e adaptabilidade da aplica\u00e7\u00e3o<\/strong> Os chips de RF actuam como os \u201csentidos\u201d e a \u201cvoz\u201d dos sistemas sem fios, com o seu desempenho a afetar diretamente o n\u00edvel geral de comunica\u00e7\u00e3o, navega\u00e7\u00e3o, radar e outros dispositivos. Atualmente, os chips RF dom\u00e9sticos nos dom\u00ednios da navega\u00e7\u00e3o e das ondas milim\u00e9tricas fizeram progressos significativos, alcan\u00e7ando uma autonomia total desde a conce\u00e7\u00e3o da arquitetura e a otimiza\u00e7\u00e3o dos circuitos at\u00e9 \u00e0 integra\u00e7\u00e3o do sistema. No futuro, \u00e0 medida que os n\u00f3s de processamento diminu\u00edrem ainda mais, as tecnologias de embalagem como a SiP e a 3D-IC evolu\u00edrem e as ferramentas de conce\u00e7\u00e3o assistida por IA forem aplicadas, os chips RF continuar\u00e3o a avan\u00e7ar em frequ\u00eancias mais elevadas, menor consumo de energia e maior intelig\u00eancia, proporcionando um apoio s\u00f3lido aos sistemas de comunica\u00e7\u00e3o e perce\u00e7\u00e3o independentes e control\u00e1veis da China.<\/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\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1442","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1442"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1442\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1443,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1442\/revisions\/1443"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1400"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1442"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1442"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.wallisemi.com\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1442"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}
O LNA, como primeira fase do amplificador, determina a sensibilidade do sistema, enquanto a linearidade do VGA e do amplificador de pot\u00eancia da fase final (por exemplo, OIP3) afecta a gama din\u00e2mica e a capacidade anti-interfer\u00eancia do sistema. Atrav\u00e9s da otimiza\u00e7\u00e3o do ganho em cascata e de estruturas de feedback negativo, \u00e9 poss\u00edvel obter um equil\u00edbrio entre ru\u00eddo e linearidade.<\/p>\n\n\n\n
Os filtros complexos s\u00e3o cruciais nas arquitecturas de baixa frequ\u00eancia interm\u00e9dia, sendo que a sua rejei\u00e7\u00e3o fora da banda e a planicidade da banda passante afectam diretamente a qualidade do sinal. A estrutura Chebyshev, com sua banda de transi\u00e7\u00e3o \u00edngreme, \u00e9 amplamente adotada e aprimorada com m\u00f3dulos de pr\u00e9-calibra\u00e7\u00e3o para melhorar o IMRR.<\/p>\n\n\n\n
Os chips de RF altamente integrados combinam circuitos anal\u00f3gicos e digitais, e o ru\u00eddo de comuta\u00e7\u00e3o digital pode afetar o desempenho de RF atrav\u00e9s do acoplamento do substrato. T\u00e9cnicas como an\u00e9is de prote\u00e7\u00e3o, dom\u00ednios de pot\u00eancia independentes e isolamento profundo de N po\u00e7os em layouts podem suprimir eficazmente o acoplamento de ru\u00eddo e melhorar a estabilidade do sistema.<\/p>\n\n\n\n
Os chips RF modernos suportam geralmente interfaces SPI ou I\u00b2C, permitindo aos utilizadores ajustar dinamicamente o ganho, a largura de banda e os modos operacionais para se adaptarem \u00e0s diferentes necessidades dos sistemas de navega\u00e7\u00e3o ou radar multimodo.<\/p>\n\n\n\n4. <\/strong>Conclus\u00e3o e perspectivas<\/strong><\/strong><\/h5>\n\n\n\n