ot;display: block;">最新的WLAN規(guī)范帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)相當(dāng)嚴(yán)峻。 WLAN中使用的設(shè)備利用多天線來提供多頻帶(和/或5GHz),故必須針對輸出功率和尺寸進(jìn)行優(yōu)化。
對于無線電電路的設(shè)計人員而言,需要考慮的事項包括集成度、功率、性能、濾波、隔離和吞吐量。這決非簡單的事,不過 WLAN的市場前景十分看好,設(shè)計人員和制造商已迅速對規(guī)范草案采取行動。標(biāo)準(zhǔn)最近已邁向到草案3.0,IEEE預(yù)計在2008年10月推出最終標(biāo)準(zhǔn)定案。雖然,制造商應(yīng)對這一挑戰(zhàn)所采取的措施各不相同,但幾乎都一致贊同更高的集成度將是成功的關(guān)鍵所在。
當(dāng)前芯片方案概況
目前,已經(jīng)有好幾家供應(yīng)商推出了產(chǎn)品。SiGe半導(dǎo)體公司最近公布了最新的模塊SE2593A,為其模塊系列新增一員。
Ralink Technology公司已在付運(yùn)其芯片組,并預(yù)計2007年底開始單芯片解決方案的出樣。Broadcom公司的無線芯片已投入生產(chǎn),而Atheros Communications公司已推出其第三代器件。
集成度問題
鑒于多輸入多輸出(MIMO)技術(shù)的復(fù)雜性,器件在滿足OEM對外形尺寸和性能的期望值方面面臨著真正的挑戰(zhàn)。顯然,解決外形尺寸問題的方法就是提高集成度。那么究竟需要多高的集成度呢？制造商傾向于把注意力放在功率放大器(PA)或無線/基帶功能上。PA正在被集成到前端模塊(FEM)中,FEM一般包含放大器、開關(guān)和無源器件。這些前端組件可與集成的MAC/基帶/RF芯片組或單芯片無線電配合使用。如果PA與MAC/基帶/RF功能性集成在一起,就可能存在一種折衷風(fēng)險,即不得不犧牲占位面積來滿足覆蓋距離。
SiGe半導(dǎo)體公司致力于開發(fā) FEM,其中之一集成了和5GHz的PA以及低噪聲放大器(LNA)、功率檢測器、發(fā)射和接收開關(guān)器、雙工器以及相關(guān)匹配電路,該模塊采用5×6×1mm封裝。
利用外部PA或FEM來設(shè)計尤其適合于那些需要在長發(fā)射距離上支持高服務(wù)質(zhì)量的應(yīng)用。“路由器或計算機(jī)一般采用外部PA或FEM來提供額外的功率,以在更長距離上提供可靠鏈接性能。”SiGe半導(dǎo)體高級系統(tǒng)工程師Darcy Poulin表示,“例如,這對確保覆蓋整個家庭部署網(wǎng)絡(luò)非常有益。”
圖1:SiGe半導(dǎo)體不久前推出了號稱全球集成度最高的 RF前端模塊SE2593A。
集成有MAC/基帶/RF功能性的產(chǎn)品非常適用于那些以空間為首要指標(biāo)的應(yīng)用。Ralink已采取如下方案:在其一塊芯片上集成MAC和基帶,在第二塊芯片上集成RF。例如,Ralink的2.4和5GHz收發(fā)器芯片RT2850在一個9×9mm QFN-76封裝中集成了一個LNA、下行轉(zhuǎn)換混頻器、上行轉(zhuǎn)換混頻器、預(yù)驅(qū)動器、壓控振蕩器(VCO)、可變增益放大器(VGA)、自動電平控制(ALC)、合成器、同相/正交(I/Q)調(diào)制器、I/Q解調(diào)器、LDO和三線串行總線。Ralink目前的芯片都是與一個片外PA一起工作,但據(jù)稱該公司正在開發(fā)一款集成式PA。
Broadcom一直以來也只提供雙芯片組,不過現(xiàn)在已進(jìn)一步集成化,推出了BCM4322單芯片器件。Broadcom產(chǎn)品系列高級市場經(jīng)理Kevin Mukai表示,新一代產(chǎn)品“集成了目前這一代設(shè)計中所需的許多外部元件,從而可節(jié)省40%的BOM。”BCM4322集成了兩個接收器、兩個發(fā)射器和一個CPU,是專門設(shè)計來與外部PA或前端一起工作的。
Atheros也在提供了CMOS單芯片產(chǎn)品。例如,它最近推出的AR9280在10×10mm的QFN封裝中集成了MAC、基帶和2.4/5GHz雙頻帶無線電。
關(guān)鍵規(guī)范
在為設(shè)計選擇RF前端時,關(guān)鍵的評選項目歸納起來無非是尺寸、性能和成本。尺寸和成本很直觀,也容易比較,但決定終端產(chǎn)品成敗的關(guān)鍵性能基準(zhǔn)是什么呢？SiGe的Poulin認(rèn)為應(yīng)該“提供所需的功率,同時滿足誤差向量幅度(EVM)要求——尤其是突發(fā)應(yīng)用中的動態(tài)EVM——并且在低功率水平時能超越EVM規(guī)范。”他還指出,滿足頻譜屏蔽要求和易于系統(tǒng)集成也是重要考慮因素。
Ralink公司市場經(jīng)理Lillian Chiu認(rèn)為最重要的考慮因素是:影響長距性能的噪聲系數(shù)；影響短距性能的1dB壓縮點(diǎn)的輸出功率；影響峰值吞吐量的I/Q匹配。
Broadcom公司的Mukai則表示:“輸出功率、線性度和耗電量是前端的一些關(guān)鍵指標(biāo)。輸出功率是決定絕對距離的關(guān)鍵因素,而線性度則決定吞吐量和距離之間折衷時的性能。”
圖2:Ralink Technology公司已開始付運(yùn) RT2800芯片組。
設(shè)計挑戰(zhàn)
規(guī)范發(fā)布之前,集成度方面已有一些相當(dāng)出色的表現(xiàn)。供應(yīng)商是如何克服這些設(shè)計挑戰(zhàn)的呢？
“最大的挑戰(zhàn)始終是在小外形尺寸中實現(xiàn)滿足多通道、雙頻帶和嚴(yán)格的濾波要求所需的集成度。”SiGe的Poulin表示,“其他主要挑戰(zhàn)還包括滿足:MIMO系統(tǒng)中嚴(yán)格的通道間的隔離要求(通過精心的RF設(shè)計來實現(xiàn)),以及在MIMO環(huán)境中通過多通道發(fā)射時更加嚴(yán)苛的帶外發(fā)射要求(利用線性度更高的功率放大器來實現(xiàn))。”
Ralink的Chiu也贊同MIMO技術(shù)帶來了新的挑戰(zhàn)。她指出,最大的挑戰(zhàn)是“在惡劣的工作條件下達(dá)到MIMO OFDM可實現(xiàn)的峰值吞吐量。”
Atheros公司行銷副總裁Todd Antes表示:“最大的挑戰(zhàn)一直是解決并超越主要客戶的要求,通過把解決方案成本降低到普遍可接受的價位來推動在主流市場的普及。”
很明顯地,部分供應(yīng)商對這一新標(biāo)準(zhǔn)的掌握已達(dá)到令人驚喜的專業(yè)深度。在設(shè)計人員選擇所需器件來開發(fā)設(shè)計時,這種專門技術(shù)將是非常有用的。
作者:Janine Love
Janine Love (editor@)是RFDesignLine網(wǎng)站編輯兼自由撰稿人。過去12年間,她一直工作于RF及微波行業(yè)。
