Абстрактный

С растущим распространением Спутниковая навигационная система «Бэйдоу», то радиочастотный чип играет ключевую роль в обеспечении высокой производительности и надежности. В этой статье рассматривается проектирование и реализация Радиочастотный чип Beidou в котором решена проблема помех Bluetooth, являющаяся серьезной проблемой, с которой сталкиваются интегрированные и миниатюрные навигационные терминальные устройства. Уменьшая помехи Bluetooth, эта микросхема улучшает качество коротких сообщений спутниковой службы радиоопределения (RDSS), необходимых для таких областей, как мониторинг геологических катастроф, гидрологические исследования и навигация судов.

I. Предпосылки помех и технические проблемы

Устройства Bluetooth, работающие в 2,402-2,480 ГГц частотного диапазона, расположены всего в 8 МГц от нижней границы Диапазон приема Beidou RDSS. Учитывая, что мощность передачи Bluetooth обычно составляет 0 дБм, а мощность сигнала RDSS -100 дБм, разрыв между этими сигналами может достигать 60 дБ. Из-за близости этих частот и ограничений полосы пропускания традиционные Радиочастотные фильтры не может эффективно устранить столь сильные помехи, что приводит к насыщению переднего фронта приемника и снижению чувствительности системы и качества связи.

Для устранения этих помех был разработан Радиочастотный чип Beidou Использование передовых методов фильтрации и надежной схемотехники имеет решающее значение для повышения надежности системы в сложных условиях.

II. Проектирование системной архитектуры радиочастотного чипа

The Радиочастотный чип Beidou Используется архитектура двойного преобразования, интегрирующая внечиповый Поверхностная акустическая волна (ПАВ) фильтр с активным фильтром на кристалле для создания высоколинейного и помехоустойчивого канала приемника. Архитектура включает в себя:

1. Первый этап преобразования частоты

На первом этапе радиочастотный сигнал преобразуется в более высокую промежуточную частоту (ПЧ). Вне кристалла SAW-фильтр Обеспечивает более 40 дБ внеполосного отклонения, эффективно устраняя из сигнала помехи Bluetooth.

2. Преобразование частоты и фильтрация второго уровня

Далее сигнал преобразуется в более низкую частоту, где встроенный в микросхему RC-активный фильтр выполняет вторичную фильтрацию. Такая двухступенчатая фильтрация обеспечивает оптимальный баланс между производительностью и интеграцией. Кроме того 30 дБ малошумящий усилитель (МШУ) включена для предотвращения насыщения сигнала и поддержания отличной линейности.

III. Проектирование ключевых схем и моделирование радиочастотных микросхем

1. Схема преобразования частоты первого рода

Пассивный смеситель в схеме первого каскада обеспечивает исключительную линейность. Результаты моделирования показывают:

1.Стабильность усиления в пределах 10-12 дБ.

2.Коэффициент шума ниже 15 дБ.

3.Точка сжатия высокого входного сигнала 1 дБ при -5 дБм, обеспечивая надежную работу в условиях сильных помех.

2. Фильтрация второго уровня и регулировка усиления

The 6-ступенчатый программируемый усилитель усиления в сочетании с RC-фильтр нижних частот достигает диапазона регулировки усиления 55 дБ, сохраняя превосходную внеполосную фильтрацию. Ступени усиления настраиваются с точностью до 8 дБ на ступень, что позволяет точно контролировать полосу пропускания фильтра.

IV. Тестовая проверка и анализ производительности

The Радиочастотный чип Beidou был изготовлен с помощью 0,13 мкм RFCMOS процесс и упаковывается в QFN64. Основные результаты испытаний включают:

1.Коэффициент шума: Общий коэффициент шума приемного канала составляет менее 15 дБ.

2.Линейность: Точка сжатия входного сигнала на 1 дБ достигает -35 дБм, демонстрируя высокую линейность в условиях сильных помех.

3.Эффективность защиты от помех: Под -45 дБм помех Bluetooth, Приемник успешно поддерживает прием сигнала RDSS с отношением несущей к шуму 42-44. Даже в реальных тестах на выравнивание спутников приемник завершил передачу коротких сообщений, несмотря на близкое расположение устройства Bluetooth.

V. Заключение и значение рынка радиочастотных микросхем

The Радиочастотный чип Beidou Разработанная в данном исследовании система эффективно устраняет помехи Bluetooth благодаря гибридной архитектуре двойного преобразования частоты и передовым методам фильтрации. Инновации включают в себя:

1.Пассивные смесители с высокой линейностью и фильтры с программируемым коэффициентом усиления которые обеспечивают прием сигнала с высоким динамическим диапазоном в условиях сильных помех.

2.Интеграция вне кристалла SAW-фильтры и на кристалле активные фильтры которые значительно снижают частотные помехи от устройств Bluetooth.

Такая конструкция не только решает проблему помех для Терминалы Beidou но и закладывает фундамент для будущих радиочастотный чип разработка других приложений, таких как Устранение помех 4G/5G и более широкое применение в IoT устройства. Масштабируемость этой технологии обеспечивает значительный рыночный потенциал для отраслей, нуждающихся в надежных спутниковых навигационных системах, включая автономное вождение, точное земледелие, и аварийная связь.