บทคัดย่อ

ด้วยการยอมรับที่เพิ่มขึ้นของ ระบบนำทางดาวเทียมเป่ยโต่ว, ที่ ชิป RF มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการรับประกันประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือสูง บทความนี้จะสำรวจการออกแบบและการนำไปใช้ของ ชิป RF ของเป่ยโต้ว ที่แก้ไขปัญหาการรบกวนจากบลูทูธ ซึ่งเป็นความท้าทายสำคัญที่อุปกรณ์เทอร์มินัลนำทางแบบบูรณาการและขนาดจิ๋วต้องเผชิญ ด้วยการลดการรบกวนจากบลูทูธ ชิปนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของข้อความสั้นในบริการกำหนดตำแหน่งด้วยคลื่นวิทยุผ่านดาวเทียม (RDSS) ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับงานต่าง ๆ เช่น การเฝ้าระวังภัยพิบัติทางธรณีวิทยา การสำรวจอุทกวิทยา และการนำทางเรือ.

I. การแทรกแซง: พื้นหลังและความท้าทายทางเทคนิค

อุปกรณ์บลูทูธ ที่ทำงานใน 2.402–2.480 กิกะเฮิรตซ์ ย่านความถี่ ซึ่งอยู่ห่างจากขีดจำกัดล่างของ บีดู RDSS รับสัญญาณ. ด้วยกำลังส่งของ Bluetooth ที่โดยทั่วไปอยู่ที่ 0 dBm และกำลังส่งสัญญาณของ RDSS ที่ -100 dBm ความแตกต่างระหว่างสัญญาณเหล่านี้สามารถสูงถึง 60 dB เนื่องจากความใกล้ชิดของความถี่เหล่านี้และข้อจำกัดของแบนด์วิดท์ วิธีการแบบดั้งเดิม ตัวกรองความถี่วิทยุ ไม่สามารถกำจัดสัญญาณรบกวนที่รุนแรงดังกล่าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้เกิดการอิ่มตัวของส่วนรับสัญญาณด้านหน้าของเครื่องรับ และทำให้ความไวของระบบและคุณภาพการสื่อสารลดลง.

เพื่อแก้ไขการรบกวนนี้, ก. ชิป RF ของเป่ยโต้ว ด้วยเทคนิคการกรองขั้นสูงและการออกแบบวงจรที่แข็งแกร่ง เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือของระบบในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย.

II. การออกแบบสถาปัตยกรรมระบบของชิป RF

The ชิป RF ของเป่ยโต้ว ใช้สถาปัตยกรรมแบบแปลงสองขั้นตอน โดยผสานการทำงานของส่วนที่อยู่นอกชิป คลื่นเสียงผิว (SAW) ตัวกรองที่มีตัวกรองแบบแอคทีฟบนชิปเพื่อสร้างช่องรับสัญญาณที่มีความเป็นเชิงเส้นสูงและต้านทานการรบกวนได้ดี สถาปัตยกรรมนี้ประกอบด้วย:

1. การแปลงความถี่ขั้นแรก

ในขั้นตอนแรก สัญญาณ RF จะถูกแปลงความถี่ลงไปยังความถี่กลางที่สูงขึ้น (IF) ส่วนที่อยู่นอกชิป ฟิลเตอร์ SAW ให้การปฏิเสธสัญญาณนอกย่านความถี่มากกว่า 40 dB ช่วยขจัดสัญญาณรบกวนจากบลูทูธออกจากสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

2. การแปลงความถี่ขั้นที่สองและการกรอง

สัญญาณถูกแปลงความถี่ลงเพิ่มเติมไปยังความถี่ที่ต่ำกว่า ซึ่งบนชิป ตัวกรองแอคทีฟแบบ RC ทำการกรองขั้นที่สอง การกรองแบบสองขั้นตอนนี้ช่วยให้เกิดความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างประสิทธิภาพและการผสานรวม นอกจากนี้, 30 เดซิเบล แอมพลิฟายเออร์สัญญาณรบกวนต่ำ (LNA) รวมอยู่เพื่อป้องกันการอิ่มตัวของสัญญาณและรักษาความเชิงเส้นที่ยอดเยี่ยม.

III. การออกแบบวงจรหลักและการจำลองชิป RF

1. วงจรแปลงความถี่ขั้นแรก

มิกเซอร์แบบพาสซีฟในวงจรขั้นแรกให้ความเป็นเชิงเส้นที่ยอดเยี่ยม ผลการจำลองแสดงให้เห็นว่า:

1.เพิ่มความมั่นคง ภายใน 10–12 dB.

2.ค่าตัวเลขเสียงรบกวน ต่ำกว่า 15 เดซิเบล.

3.จุดบีบอัด 1 dB ที่อินพุตสูง ที่ -5 dBm, เพื่อให้มั่นใจในประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนสูง.

2. การกรองขั้นที่สองและการควบคุมการขยายสัญญาณ

The เครื่องขยายเสียงแบบปรับระดับได้ 6 ขั้นตอน พร้อมโปรแกรมได้ รวมกับ วงจรกรองความถี่ต่ำแบบ RC สามารถปรับช่วงการเพิ่มสัญญาณได้ถึง 55 dB โดยยังคงการปฏิเสธสัญญาณนอกย่านความถี่ได้อย่างยอดเยี่ยม ขั้นตอนการปรับเพิ่มสัญญาณถูกปรับอย่างละเอียดที่ 8 dB ต่อขั้น ทำให้สามารถควบคุมความกว้างของย่านความถี่กรองได้อย่างแม่นยำ.

IV. การตรวจสอบการทดสอบและการวิเคราะห์ประสิทธิภาพ

The ชิป RF ของเป่ยโต้ว ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ 0.13 ไมโครเมตร RFCMOS กระบวนการและบรรจุใน QFN64. ผลการทดสอบที่สำคัญประกอบด้วย:

1.ดัชนีเสียงรบกวน: ค่าตัวเลขเสียงรบกวนโดยรวมของช่องรับสัญญาณน้อยกว่า 15 dB.

2.ความเป็นเส้นตรง: จุดบีบอัด 1 dB ของอินพุตถึง -35 dBm แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์เชิงเส้นที่สูงในสภาวะที่มีสัญญาณรบกวนแรง.

3.ประสิทธิภาพการป้องกันการรบกวน: ภายใต้ -45 dBm การรบกวนจากบลูทูธ, เครื่องรับสามารถรักษาการรับสัญญาณ RDSS ได้สำเร็จ โดยมีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (carrier-to-noise ratio) อยู่ที่ 42–44 แม้ในการทดสอบการปรับแนวดาวเทียมจริง เครื่องรับยังสามารถสื่อสารข้อความสั้นได้สำเร็จ แม้จะอยู่ใกล้กับอุปกรณ์บลูทูธก็ตาม.

V. สรุปและนัยสำคัญทางการตลาดของชิป RF

The ชิป RF ของเป่ยโต้ว ออกแบบในงานวิจัยนี้สามารถลดการรบกวนของบลูทูธได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านสถาปัตยกรรมแบบไฮบริดที่ผสมผสานการแปลงความถี่สองครั้งและเทคนิคการกรองขั้นสูง นวัตกรรมประกอบด้วย:

1.มิกเซอร์แบบพาสซีฟที่มีความเป็นเชิงเส้นสูง และ ตัวกรองการขยายสัญญาณแบบตั้งโปรแกรมได้ ที่ช่วยให้สามารถรับสัญญาณในช่วงไดนามิกสูงได้ในสภาพแวดล้อมที่มีสัญญาณรบกวนหนาแน่น.

2.การรวมระบบแบบนอกชิป ตัวกรอง SAW และบนชิป ตัวกรองแบบแอคทีฟ ที่ช่วยลดการรบกวนจากความถี่ที่เกิดร่วมกันจากอุปกรณ์บลูทูธได้อย่างมีนัยสำคัญ.

การออกแบบนี้ไม่เพียงแต่แก้ปัญหาการรบกวนสำหรับ สถานีปลายทางเป่ยโต่ว แต่ยังวางรากฐานสำหรับอนาคต ชิป RF การพัฒนาในแอปพลิเคชันอื่น ๆ เช่น การลดการรบกวนของสัญญาณ 4G/5G และการใช้งานที่กว้างขวางยิ่งขึ้นใน ไอโอที อุปกรณ์ต่าง ๆ ความสามารถในการขยายตัวของเทคโนโลยีนี้มีศักยภาพทางการตลาดที่สำคัญสำหรับอุตสาหกรรมที่ต้องการระบบนำทางผ่านดาวเทียมที่แข็งแกร่ง รวมถึง การขับขี่อัตโนมัติ, การเกษตรแม่นยำ, และ การสื่อสารฉุกเฉิน.