RF Transceivers en CMOS-toestel-skaling

Gemengde-Modus Transceiver's

•  Die studiehandleiding bied inleiding tot die motiverings- en konsepte van gemengde sein RF-transceiver's.
• Die beginsels van gemengde sein-stomis (TX) en ontvanger (RX) stroombane word beskryf en verskeie argitektoniese keuses word vir beide voorgestel.
• Laastens word gevolgtrekkings en toekomstige werk in gemengde sein transceiver's aangebied.

CMOS-toestel-skaling

•  Gedurende die afgelope 50 jaar het die skale van CMOS-transistor-toestelle, gevolg deur Moore se wet, hoofsaaklik probeer om die aantal transistors op 'n enkele skyfie te verhoog.
• Van 1971 tot 2021 het die aantal transistors van ongeveer 2 000 tot 50 miljard toegeneem.
• Skaling het gewoonlik gelei tot die MOS-toestel om as 'n vinniger, verminderde weerstand skakelaar as 'n vinniger, verminderde weerstand skakelaar te werk, terwyl intrinsieke wins verminder word.
• Hierdeur bepaal dat argitektoniese veranderinge in diepgeskaalde CMOS die sterkpunte van CMOS moet benut.

Konvensionele TX en RX-kettings

• Konvensionele TX en RX-kettings wat in Figuur 2 vertoon word, is met analoog komponente gelade wat op die transistor staatmaak wat as 'n spanningsafhanklike stroombron met 'n groot transkonduktansie (gm) en 'n groot uitsetweerstand (ra) optree.
• Individuele blokke in die transceiver-kettings (bv. versterkers, mengers, filters, dataswappers ensovoorts), moet met mekaar verbind word.
• Dit vereis impedansiematsing tussen blokke en/of voorspanning-onafhanklike koppeling.
• Die impedansiematsing word tipies deur bandpas-matsingsnetwerke voorsien, en dit veroorsaak bandbeperking, veral wanneer verskeie impedansiematsingsblokke gerangskik is.
• Elke koppelpunt tussen stroombaanblokke vereis dat die korrekte impedansie aan die vorige/volgende fase gegee word.

RF-DAC's

• Die primêre tipe gemengde sein TX is die RF-DAC (soms na verwys as die meng DAC).
• Dit dien as data omsetter wat digitale basisbande seine na die analoog domein omskakel.
• Dit dien as mengkas waar die data vanaf die basisband na die RF/mm-golf frekwensie omgeskakel word.
• Dit dien as 'n uitsetfase waar dit die versterker of antenne aandryf.

Stroommodus RF-DAC's

• Die basiese stroommodus RF-DAC bestaan uit 'n bank parallelle stroomselle wat in 'n gemeenskaplike lading saamgevat word.
• Die stroomselle kan individueel bestuur word om aan of af te wees en kan as 'n diskrete vlak lineêre versterker (bv. Klas B) of as 'n diskrete vlak skakelaar versterker (bv. Klas D⁻¹) optree.
• Die werking in skakelaarmodus lewer die hoogste doeltreffendheid, en Klas D⁻¹ het die mees algemene basis vir stroommodus RF-DAC's geword.

Spanningmodus RF-DAC's

• Die SCPA-topologie word deur alle spanningmodus RF-DAC's gebruik.
• Dit is gebaseer op die Klas D versterker, waar 'n komplementêre stel transistors by die RF-frekwensie geskakel word en 'n vierkantige uitsetspanning aandryf wat in 'n vierkantige uitsetstroom in 'n parallelle resonerende tenk omskakel.

RF-DAC's, ADCS en filters

• Voor die gebruik van RF-DACs/ADCs word 'n groot hoeveelheid hoër orde filter in die analoog basisband vir rekonstruksie en anti-alisering filtre vereis.
• Dit lei dikwels tot 'n relatief groot skyfie-area.
• Met RF-DACs/ADCs kan baie van die filterwerk na die digitale en RF domeine verskuif word en lei tot 'n algehele kleiner afdruk.

RF-steekproef Polar RX's

• Die polar RX is 'n relatiewe nuwe argitektuur.
• In konvensionele Cartesiese RX's is koherente deteksie dikwels nodig.
• Dit vereis sinkronisasie en kan die energieverbruik verhoog.
• Polar stelsels kan dikwels met groter kwantasie stappe saam met die spanningsintensiteit werk.