บทนำ
ในบริบทของอุปกรณ์เคลื่อนที่ในระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) ที่มุ่งเน้นการย่อขนาดและการใช้พลังงานต่ำ บทความนี้แนะนำชิป RF GNSS แบบมัลติแบนด์ที่มีประสิทธิภาพสูงในการรวมและใช้พลังงานต่ำผลิตโดยใช้เทคโนโลยี SiGe BiCMOS ขั้นสูง ชิปนี้ต้องการแหล่งจ่ายไฟเพียง 3.3V เท่านั้น โดยมีกระแสไฟฟ้าในการทำงานปกติที่ 35mA ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานของระบบได้อย่างมีนัยสำคัญ ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น สมาร์ทโฟน อุปกรณ์นำทางพกพา และอื่นๆ.

การออกแบบและคุณสมบัติของ RFchip
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงและการรวมระบบสูง ชิป RFchip จึงใช้สถาปัตยกรรมตัวรับสัญญาณแบบแปลงความถี่ลงครั้งเดียว แกนหลักของชิปนี้คือตัวกรองความถี่กลาง (IF) แบบผ่านความถี่เฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งรวมอยู่ในชิป โดยมีความถี่ศูนย์กลาง 46MHz และแบนด์วิดท์ 20MHzนอกจากนี้ ชิปยังรวมโมดูลฟังก์ชัน RF หลักทั้งหมดไว้ด้วยกัน รวมถึงตัวขยายสัญญาณรบกวนต่ำ, มิกเซอร์ลดสัญญาณภาพ, ตัวขยายสัญญาณแบบปรับได้, ตัวสังเคราะห์ความถี่, และตัวแปลงสัญญาณอนาล็อกเป็นดิจิทัล โดยต้องการเพียงไม่กี่ชิ้นส่วนภายนอกเพื่อสร้างโซลูชัน RF frontend ที่สมบูรณ์.

ในการออกแบบวงจรเฉพาะนี้ เครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำใช้โครงสร้าง CASCODE พร้อมการป้อนกลับที่อิมพีแดนซ์ต่ำ (emitter feedback) การออกแบบนี้ไม่เพียงแต่ให้อัตราขยายมากกว่า 15dB เท่านั้น แต่ยังควบคุมค่าตัวเลขความรบกวน (noise figure) ให้ต่ำกว่า 2dB ซึ่งช่วยปรับปรุงความไวในการรับสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่วนมิกเซอร์ลดสัญญาณภาพรบกวน (image-suppression mixer) ผสมผสานโครงสร้างตัวคูณแบบกิลเบิร์ต (Gilbert multiplier) กับเทคโนโลยีการจับคู่ความกว้างแถบความถี่ (broadband matching technology) เพื่อให้มั่นใจในความเชิงเส้นที่ยอดเยี่ยมและความสามารถในการลดสัญญาณภาพรบกวนที่น่าสังเกตคือ ตัวกรองความถี่กลางใช้โครงสร้าง RC แบบแอคทีฟและรวมวงจรปรับจูนอัตโนมัติเข้าไว้ด้วย ซึ่งช่วยให้สามารถชดเชยความผันผวนของประสิทธิภาพที่เกิดจากกระบวนการเปลี่ยนแปลงและอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงได้โดยอัตโนมัติ ทำให้มั่นใจได้ว่าความถี่ศูนย์กลางและแบนด์วิดท์ของตัวกรองมีความเสถียร.

ประสิทธิภาพของ RFchip
ผ่านการทดสอบทางปฏิบัติ, RFchip แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม. ค่าตัวเลขสัญญาณรบกวนแบบต่อเนื่องของมันอยู่ต่ำกว่า 3.5dB, โดยมีค่าการเพิ่มสัญญาณของช่องสัญญาณเกิน 50dB.ความราบเรียบภายในย่านความถี่ดีกว่า 2dB และการกดทับนอกย่านความถี่มากกว่า 25dB นอกจากนี้ ความไวในการควบคุมการขยายสัญญาณอัตโนมัติ (AGC) ถึง -94dBm และสัญญาณรบกวนเฟสที่ความถี่เบี่ยงเบน 10kHz ต่ำกว่า -85dBc/Hz ตัวชี้วัดทั้งหมดนี้ตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับส่วนรับสัญญาณ RF ของเครื่องรับสัญญาณ GNSS แบบหลายโหมด.

สรุป
โดยสรุป ชิป RF GNSS แบบบูรณาการสูง ใช้พลังงานต่ำ รองรับหลายย่านความถี่นี้ ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและระดับการบูรณาการที่สูง จึงเป็นโซลูชัน RF แกนกลางที่เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับอุปกรณ์นำทางเคลื่อนที่รุ่นถัดไป.