SZDST國際 發表於 2020-12-22 15:49:08
RF即Radio Frequency——射頻。指的是什麼呢？廣泛定義，應是指300KHZ到300GHZ範圍之間的高頻交流變化電磁波。射頻技術在無線通信領域中被廣泛使用，它的定義範圍隨著時代和科技應用逐漸演化和發展。RFIC——射頻晶片，我們也稱之為MMIC。指的是將無線電信號通信轉換成一定的無線電信號波形，並通過天線諧振發送出去的一個元器件（模塊），它包括功率放大器、低噪聲放大器和天線開關。
今天的文章，將從RFIC的晶片架構，展開說到RFIC的應用。
射頻晶片結構詳解
射頻晶片架構包括接收通道和發射通道兩部分。（如圖1）
發射電路由發射調製器、發射鑑相器、發射壓控振蕩器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功控)、發射互感器等電路組成。發射時，邏輯電路處理過的發射基帶信息送入發射調製器，與本振信號調製後用TX-VCO把信號頻率上升為基站能接收的頻率信號。
當TX-VCO工作後，產生頻率信號分兩路走:
A、路取樣送回發射調製器，與本振信號混頻產生一個發射鑑頻信號，送入鑑相器中與發射中頻進行較；若與工作信道不符合，則鑑相器會產生一個跳變電壓去控制TX-VCO內部變容二極體的電容量，達到調整頻率目的。
B、路送入功放經放大後由天線轉化為電磁波輻射出去。
接收電路由天線、天線開關、濾波器、高放管(低噪聲放大器)、接收解調器等電路組成。接收時，天線把基站發送來電磁波轉為微弱交流電流信號經濾波，經過天線開關接收通路，送高頻濾波器濾除其它無用雜波，高頻放大後，送入接收解調器與本振信號進行解調，得到接收基帶信息送到邏輯音頻電路進一步處理。以上所有的器件和信號處理，構成了一個完整的射頻晶片（或射頻模塊）。
射頻晶片應用
射頻晶片其實應用廣泛。很多介紹是以手機為例，因此對於射頻，消費者可能以為，除了藍牙（2.4G），就是3G、4G、5G之類。實際上，涉及無線通信，滿目RF。以下是日常生活中常見的一些RFIC涉及生活方面的應用（如表1和圖2）。
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在表1中，涉及消費電子比如手機的，一般是4G/5G通信的RFIC應用；筆記本、無線滑鼠等一般是2.4G應用；wifi一般是2.4G/5G的RF應用。涉及汽車電子的可能是77G倒車雷達、24G距離監測等雷達模塊；涉及智能家居多是2.4G 的RFIC應用，便宜便捷常見；涉及工業無線環境和環境測試，可能是sub1GHZ，也會用2.4GHZ；涉及無線抄表，電錶一般與消費電子統一起來並晚於消費電子的發展一個臺階，如今進入5G的開發應用，而無線抄表逐漸從3G時代換到4G模塊通信；而家用的氣表和水錶則一般使用sub1GHZ。
智慧樓宇應該是應用RFIC最廣泛且五花八門的場合了，比如監控攝像頭使用4G通信，保證實時性和流暢性；煙霧報警使用sub 1GHZ或者2.4GHZ，保證能和網關及時聯通，組網通信即可；智能家居也是如此，不過，為了便民和統一標準，一般使用2.4GHZ的RFIC；玩具過去更多更常見的是使用1GHZ的RFIC，如今也逐漸出現了很多2.4GHZ的RFIC，便於與手機等連接。
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3G、4G、5G隨著手機的更新換代，大家都比較熟悉了，無非是不同國家不同標準，不同運營商不同頻段的使用。而除了手機以外，由上文知道，我們生活中應用最多的是2.4G，悄摸摸出現而不為人知的是1G（有的廠家指的是315/433/470/868/ 915MHZ這些1GHZ以內的頻段），我們今天主要來談一談這兩個頻段的RFIC。
Sub-1GHZ與2.4GHZ的區別
Sub-1GHZ與2.4GHZ一般應用於物聯網場景以及之智能家居、玩具、環境監測當中，在免許可頻段的無線通信應用中，Sub-1GHZ 和 2.4GHZ 兩個無線頻段是主要的選擇。Sub-1GHZ 無線頻段適合於組建低數據速率低功耗的無線通信網絡，2.4GHZ 比較適合於小範圍內的高數據速率通信。所以，應用時，一般會考慮距離、功耗、幹擾、組網便捷程度等幾個方面因素。這就需要對Sub-1GHZ與2.4GHZ的RFIC的特性進行比較。
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表格 2 Sub-1GHZ與2.4GHZ的RFIC的特性比較
由表格可以得出應用選擇時應以如下結論為標準：
1、Sub-1GHZ 相對而言覆蓋範圍大，是規模化連接組網比較好的選擇（如圖3的MESH組網，各節點間通信，可做到忙時互相通信，閒時上傳網關）。
2、Sub-1GHZ在以少數據量而非視頻等高流量的應用中，僅需要較窄的帶寬進行無線數據傳輸，對射頻收發的功耗要求也低，適合於電池供電或能量收集供電的物聯網設備應用。
3、較低帶寬導致較低的熱噪聲，接收靈敏度有較好的表現。使用 Sub-1GHZ 頻段系統可以降低無線網絡部署的基礎設施成本。
此外，相對而言，2.4GHZ 設備近距離部署密集會對射頻有一定幹擾，Sub-1GHZ 幹擾情況會比 2.4GHZ 好些。因此，雖然我們可以經常聽說、接觸到的時2.4GHZ，但是Sub-1GHZ也具有廣泛的應用天地。
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Sub-1GHZ 頻段為不同無線電發射設備分配使用，呈現行業化應用特點，不同無線電發射設備規定的頻段不同，基本形成專用頻段和公用頻段兩部分，專用頻段主要面向國防、鐵路、公安、政府、電力等系統應用。公用頻段可以分為許可頻段和免許可頻段，許可頻段如NB-IoT、LoRa 等，免許可頻段主要是公眾對講機、微功率短距離無線電設備等。
Sub-1GHZ RFIC應用主要是以遙控、語音和數據通信為主。遙控是如門禁、遙控器和開關等應用；語音則以對講機為主；數據通信一般是Lora或NB-IOT無線組網、規模化應用部署是數據通信應用的主要特點，主要的典型應用是無線抄表。工業物聯網對 Sub-1GHZ RFIC有著更為廣泛的需求。目前，低功耗物聯網的傳感器或設備供電方式電池是主流的搭配。隨著對電池長壽命的要求以及其他能量採集（如太陽能、無線能量傳輸等）供電方式的應用發展，應用對 Sub- 1GHZ RFIC發射功耗的要求也越來越高。笙科的Sub- 1GHZ RFIC有較多的型號滿足目前低功耗的需求。
笙科是一家專業的 RF 晶片設計公司，一直專注研發 CMOS 製程的 RF 半導體晶片。產品應用廣泛，主要應用於智能電網中的無線智能電錶、無線智能水錶以及熱表、無線智能插座、車用防盜器、無線安全密碼鎖、加密型遙控捲簾門、智能建築節能系統、無線餐飲管理、無線影音傳輸、ETC、AMR 無線自動讀表 (如無線熱表，燃氣表等等)、家庭自動化等。除了我以上提及的2.4GHZ、Sub- 1GHZ以外，還有5.8GHZ/5.2GHZ RFIC產品（用於高品質無線音頻流媒體、 ISM系統、無線玩具和遊戲控制器），以及衛星通信產品、無線音頻產品（加連結）、Bluetooth® LE/Zigbee產品。
其中Sub- 1GHZ產品多到20多個，根據頻段、傳輸速率、功耗區分，適合各類應用。尤其適合ISM頻帶數據通信、無線遙控器、樓宇自動化、無線傳感器網絡（戶外網絡注重低功耗，定時上傳數據）、能源控制和管理、自動計量閱讀等場合。部分RFIC支持窄帶應用的高效能射頻晶片，提供低接收電流模式，內部設計的各種功能可以延長電池的使用壽命，有效地降低開發複雜度與開發成本。
由於無線應用市場越來越要求低成本化、降低開發難度、縮短開發周期，笙科採用高整合概念設計 RFIC,晶片內置 VCO、PLL、LNA、PA、FIFO、RSSI、Auto Calibration 等功能,使用者可自行選擇熟悉的 MCU 通過 SPI 接口控制 RFIC, ,RFIC與 MCU 之間均為數字接口,易於開發與除錯,很大程度上能讓客戶在使用時感受到方便快捷可靠。
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