如今的每時每刻，豐富的空中資源為各式各樣的移動通信設(shè)備傳遞著各式各樣的信息，近至身邊，遠(yuǎn)至太空，似乎無處不見無線通信的影子！人們無時無刻不生活在各種頻率，各種制式的電波所構(gòu)成的“天網(wǎng)”之中，同時也在隨時隨地享受著各式各樣的便捷通信服務(wù)。
但人們在享受技術(shù)的同時，可能已經(jīng)逐漸淡忘技術(shù)發(fā)展的軌跡。本人堅信，無論何時來評價，十九世紀(jì)之初的無線電波的發(fā)明，都是人類最大進(jìn)步之一。自此，世界開始變得越來越“小”，人們的“距離”也變得越來越近！支撐這些豐富業(yè)務(wù)的背后，首當(dāng)其沖的就是精益求精的射頻技術(shù)！

    射頻主要挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢

    在過去幾個季度，各種各樣的驅(qū)動因素影響著RF技術(shù)。其中，主要因素包括更智能的集成、寬載波頻率范圍以及更高的調(diào)制帶寬。從RF設(shè)計的角度來看，這些挑戰(zhàn)是為在更小尺寸、更高能效的無線系統(tǒng)中推動實現(xiàn)更高數(shù)據(jù)傳輸速率而產(chǎn)生的必然結(jié)果。

    ADI射頻網(wǎng)絡(luò)通信部業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理Justin Littlefield認(rèn)為：在上述挑戰(zhàn)中，單獨(dú)解決任何一個相對來說可能比較容易，但當(dāng)它們集中在一起時，在向用戶提供高性能和考慮周全的解決方案道路上，則無疑給RF IC設(shè)計設(shè)置了更高的障礙。照顧尺寸時，卻沒有深入考慮相關(guān)的問題，就可能無法滿足性能要求；為滿足性能消耗了較高的功率卻沒有考慮到足夠的散熱，也將無法滿足現(xiàn)代設(shè)計的尺寸和熱約束。

    對于提供可配置解決方案的Cypress公司來說，他們更期待在低功率控制域取得大的突破。該公司無線和USB行銷經(jīng)理Matt Branda認(rèn)為：2.4-GHz低功率射頻技術(shù)發(fā)展很快，由于功率小，使得無線控制的采用比以往任何時候都更為普及。如今我們已經(jīng)可以看到，在許多領(lǐng)域，如藍(lán)牙耳機(jī)，無線家庭自動化，工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控/自動化，這些趨勢都激勵著設(shè)計師更期待低功率2.4GHz的射頻解決方案，用于無線控制和連通性，作為差異化和改善他們產(chǎn)品的途徑。

    開發(fā)這類無線方案時，特別是低功率射頻解決方案，最大的挑戰(zhàn)是：2.4GHz頻段的干擾/擁塞，功耗大，射頻及其協(xié)議復(fù)雜等。該頻段是最擁擠的頻段，許多不同技術(shù)同時工作，這些干擾可能來自無繩電話，802.11b/g/n網(wǎng)絡(luò)，甚至是來自微波爐。此外，客戶要求系統(tǒng)能采用各種電源，并在采用低電壓/電流時，能夠在沒有人工干預(yù)前提下能夠延長工作時間，有些場合要求能夠采用收集的能量。第三個挑戰(zhàn)是幾乎每一個客戶的解決方案中與射頻和射頻自身協(xié)議相關(guān)的設(shè)計都很復(fù)雜，有要求成本低，從而風(fēng)險很高，Matt Branda介紹說。

    射頻新產(chǎn)品層出不窮

    雖然設(shè)計不同領(lǐng)域的各類應(yīng)用為射頻技術(shù)帶來了很多挑戰(zhàn)，但業(yè)界努力而不斷地改進(jìn)和升級射頻技術(shù)，相關(guān)新產(chǎn)品也層出不窮。例如ADI公司就從天線到基帶的廣闊產(chǎn)品線上，通過覆蓋整個射頻鏈，集中于解決系統(tǒng)級的挑戰(zhàn)。

    從傳統(tǒng)定義的RF器件角度來看，ADI公司在調(diào)制/解調(diào)、功率檢測(對數(shù)和RMS產(chǎn)品)、頻率合成器(PLL和集成頻率合成器)等領(lǐng)域已經(jīng)明確地樹立了領(lǐng)導(dǎo)地位。過去一年，為保持在這些領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，ADI公司推出了性能領(lǐng)先的產(chǎn)品，包括RF放大器、混頻器和許多結(jié)合了上述多種技術(shù)的集成產(chǎn)品。通過RF產(chǎn)品種類的集成與擴(kuò)展，ADI有能力向工程師提供為滿足每個客戶獨(dú)特需求而定制的系統(tǒng)級解決方案?？赡軉我坏募軜?gòu)或元件不可能滿足所有需求，但ADI公司所具有的元器件專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗和系統(tǒng)知識，就能使RF工程師的設(shè)計能夠滿足他們現(xiàn)在所面對的各種成本、尺寸、功耗和性能要求，Justin Littlefield自信地說。

    而針對上述低功率射頻技術(shù)面臨的一系列挑戰(zhàn)，Cypress公司利用CyFi來迎對。Matt Branda介紹說，Cypress CyFi低功率RF解決方案，為業(yè)界提供了一個完美的結(jié)合，包括可靠連通，節(jié)電以及極好的距離，該方案基于靈活易用的PSoC可編程SoC。該方案包括位于PSoC Designer嵌入式軟件中的CyFi協(xié)議棧，可選的PSoC期間，以及CyFi收發(fā)器(CYRF7936)。該方案聰明地管理DSSS，數(shù)據(jù)率，能夠?qū)崿F(xiàn)最少的重傳，使得睡眠時間最長，從而提高了功效。CyFi協(xié)議棧表現(xiàn)為一個預(yù)置好的、定制PSoC固件模塊，無需復(fù)雜的代碼編寫，可以直接在PSoC Designer集成開發(fā)環(huán)境中使用。此外，CyFi收發(fā)器由PSoC器件供電，從而可以取代掉多個分立器件，集成有大量功能，可以在開發(fā)過程的任何階段進(jìn)行重新編程。該方案專為許多應(yīng)用中的低功率無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)接口而優(yōu)化，包括家庭和樓宇自動化，遠(yuǎn)程控制，醫(yī)療健康設(shè)備以及工業(yè)監(jiān)控。

    博通公司則更注重“通信融合”的概念，將各種標(biāo)準(zhǔn)基于一體，如各種標(biāo)準(zhǔn)的WLAN、藍(lán)牙、FM、GPS等，甚至還在芯片中集成了處理器功能。不久前在《電子工程專輯》舉行的網(wǎng)絡(luò)研討會上，該公司借助即將成為主導(dǎo)的WLAN最新標(biāo)準(zhǔn)802.11n力推秉承上述理念、包括BCM4325和BCM4329的Combo技術(shù)。不難理解，通信融合的關(guān)鍵就在于射頻，需要覆蓋不同的頻段，解決相互間的干擾(包括不同頻段)，協(xié)調(diào)各種標(biāo)準(zhǔn)的工作。在上述兩款芯片中，為了解決干擾，采用了包括天線、算法等在內(nèi)的多項專有技術(shù)。該公司大中國區(qū)總經(jīng)理梁宜先生介紹說，公司未來仍將致力于研發(fā)為融合提供更好基礎(chǔ)的射頻芯片，對各種無線技術(shù)平臺加以整合，例如電信的蜂窩技術(shù)(3G/4G)、WLAN、短距離無線技術(shù)(NFC、UWB)、Broadcast(FM、DVB)、以及導(dǎo)航技術(shù)(GPS)等。

    設(shè)計簡化與加速

    對于射頻設(shè)計來說，無疑是電子系統(tǒng)設(shè)計中最難掌握或最具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。即使提供了設(shè)計方案以及完全一樣的BOM，要構(gòu)成具有穩(wěn)健性的射頻系統(tǒng)也非易事，況且不同設(shè)計師可能會得出不同的結(jié)果。這也一直是困擾設(shè)計師以及射頻生產(chǎn)率低的原因。如何簡化并加速設(shè)計，業(yè)界一直在不斷探索新的解決方案，直到最近，業(yè)界推出了簡化射頻設(shè)計的新概念，即設(shè)計平臺。

    所謂平臺，實際上就是比total solution更廣的total solution，除了包括完整芯片集合相關(guān)電路外，還包括豐富的參考設(shè)計和開發(fā)環(huán)境及套件，甚至還可以包括培訓(xùn)，第三方支持，代碼庫和范例，以及其它內(nèi)容更豐富的專有RF技術(shù)。通過如此龐大內(nèi)容的整合，可以使復(fù)雜且枯燥的RF設(shè)計得到簡化加速。

    TI公司的CC430就是這一類的RF設(shè)計平臺。CC430平臺的首批器件將基于16位MSP430F5xx MCU以及業(yè)界領(lǐng)先的CC1101 RF收發(fā)器之上。TI低功耗RF收發(fā)器具有先進(jìn)的高選擇性與高抑制性能，確保即使在噪聲環(huán)境下也能實現(xiàn)可靠通信。隨著CC430平臺的不斷演進(jìn)，預(yù)期未來的設(shè)備會從最新的TI MSP430 MCU與低功耗RF技術(shù)中獲益非淺。該平臺硬件樣片的批量供應(yīng)即將啟動。

    Cypress公司則是通過推出射頻評估參考模塊來加速射頻設(shè)計的。通常在設(shè)計前需要評估RF IC的性能。RF參考模塊就提供了這樣一種平臺，它一般與帶所需固件的開發(fā)或評估工具包連接使用。利用該模塊可進(jìn)行室內(nèi)或室外的覆蓋距離測試。該模塊包含有射頻前端系統(tǒng)的所有部分，設(shè)計師利用該模塊即可評估出射頻性能并加速設(shè)計。設(shè)計師既可原樣照搬參考模塊的布局和原理圖或?qū)⑵渥鳛樯鲜止ぞ邚亩槐貜念^開始。這樣就加快了其產(chǎn)品的上市速度、進(jìn)而提升投資回報率。

    而實際上，除了上述的硬件平臺方案外，可編程器件也不敢落寞。像賽靈思也在去年推出了基于其FPGA的通信通用平臺核心。其平臺以其高性能、低功耗，具有高度現(xiàn)場升級能力、靈活的可編程能力，也有可能成為TD-SCDMA以及未來LTE通用平臺核心的選項。

    射頻測試保證了RF設(shè)計的快速發(fā)展

    與射頻技術(shù)本身一樣，測試技術(shù)在提供設(shè)計驗證的同時也同步發(fā)展。安捷倫科技最近為中國市場推出了用于3G終端的射頻設(shè)計驗證的GS-8800和射頻一致性測試系統(tǒng)GS-8853。該驗證測試系統(tǒng)非常適合于實驗室，手機(jī)制造領(lǐng)域以及芯片制造領(lǐng)域的射頻一致性測試。GS-8853支持2～3.5G的多種制式，能夠覆蓋各種帶寬，包括Band 1，II和V。該系統(tǒng)能夠容易地實現(xiàn)Release 6/7 HSPA/HSPA+的技術(shù)升級。從而實現(xiàn)了用戶投資的最小化。

另一家專業(yè)通信測試廠商Keithley最近也發(fā)布了其最新的8×8 RF MIMO測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持新一代的射頻技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)。所支持的MIMO通道多達(dá)8個，而且配置靈活。該系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能，采樣同步精度小于±1ns，信號采樣峰峰值抖動也小于1ns，載波峰峰值相位抖動小于1度。該系統(tǒng)基于該公司的矢量信號分析儀和射頻矢量信號發(fā)生器，能夠支持802.11n WiFi，802.16e移動WiMAX Wave 2，未來的4G LTE以及UWB等新一代通信技術(shù)。另外通過單通道和多通道的靈活配置，可以滿足用戶在不同場合對成本效益的需求。