射频技术向功能更丰富、更具灵活性的方向快速演进

    如今的每时每刻，丰富的空中资源为各式各样的移动通信设备传递着各式各样的信息，近至身边，远至太空，似乎无处不见无线通信的影子！人们无时无刻不生活在各种频率，各种制式的电波所构成的“天网”之中，同时也在随时随地享受着各式各样的便捷通信服务。
但人们在享受技术的同时，可能已经逐渐淡忘技术发展的轨迹。本人坚信，无论何时来评价，十九世纪之初的无线电波的发明，都是人类最大进步之一。自此，世界开始变得越来越“小”，人们的“距离”也变得越来越近！支撑这些丰富业务的背后，首当其冲的就是精益求精的射频技术！

    射频主要挑战和发展趋势

    在过去几个季度，各种各样的驱动因素影响着RF技术。其中，主要因素包括更智能的集成、宽载波频率范围以及更高的调制带宽。从RF设计的角度来看，这些挑战是为在更小尺寸、更高能效的无线系统中推动实现更高数据传输速率而产生的必然结果。

    ADI射频网络通信部业务拓展经理Justin Littlefield认为：在上述挑战中，单独解决任何一个相对来说可能比较容易，但当它们集中在一起时，在向用户提供高性能和考虑周全的解决方案道路上，则无疑给RF IC设计设置了更高的障碍。照顾尺寸时，却没有深入考虑相关的问题，就可能无法满足性能要求；为满足性能消耗了较高的功率却没有考虑到足够的散热，也将无法满足现代设计的尺寸和热约束。

    对于提供可配置解决方案的Cypress公司来说，他们更期待在低功率控制域取得大的突破。该公司无线和USB行销经理Matt Branda认为：2.4-GHz低功率射频技术发展很快，由于功率小，使得无线控制的采用比以往任何时候都更为普及。如今我们已经可以看到，在许多领域，如蓝牙耳机，无线家庭自动化，工业生产监控/自动化，这些趋势都激励着设计师更期待低功率2.4GHz的射频解决方案，用于无线控制和连通性，作为差异化和改善他们产品的途径。

    开发这类无线方案时，特别是低功率射频解决方案，最大的挑战是：2.4GHz频段的干扰/拥塞，功耗大，射频及其协议复杂等。该频段是最拥挤的频段，许多不同技术同时工作，这些干扰可能来自无绳电话，802.11b/g/n网络，甚至是来自微波炉。此外，客户要求系统能采用各种电源，并在采用低电压/电流时，能够在没有人工干预前提下能够延长工作时间，有些场合要求能够采用收集的能量。第三个挑战是几乎每一个客户的解决方案中与射频和射频自身协议相关的设计都很复杂，有要求成本低，从而风险很高，Matt Branda介绍说。

    射频新产品层出不穷

    虽然设计不同领域的各类应用为射频技术带来了很多挑战，但业界努力而不断地改进和升级射频技术，相关新产品也层出不穷。例如ADI公司就从天线到基带的广阔产品线上，通过覆盖整个射频链，集中于解决系统级的挑战。

    从传统定义的RF器件角度来看，ADI公司在调制/解调、功率检测(对数和RMS产品)、频率合成器(PLL和集成频率合成器)等领域已经明确地树立了领导地位。过去一年，为保持在这些领域的领导地位，ADI公司推出了性能领先的产品，包括RF放大器、混频器和许多结合了上述多种技术的集成产品。通过RF产品种类的集成与扩展，ADI有能力向工程师提供为满足每个客户独特需求而定制的系统级解决方案。可能单一的架构或元件不可能满足所有需求，但ADI公司所具有的元器件专业技术经验和系统知识，就能使RF工程师的设计能够满足他们现在所面对的各种成本、尺寸、功耗和性能要求，Justin Littlefield自信地说。

    而针对上述低功率射频技术面临的一系列挑战，Cypress公司利用CyFi来迎对。Matt Branda介绍说，Cypress CyFi低功率RF解决方案，为业界提供了一个完美的结合，包括可靠连通，节电以及极好的距离，该方案基于灵活易用的PSoC可编程SoC。该方案包括位于PSoC Designer嵌入式软件中的CyFi协议栈，可选的PSoC期间，以及CyFi收发器(CYRF7936)。该方案聪明地管理DSSS，数据率，能够实现最少的重传，使得睡眠时间最长，从而提高了功效。CyFi协议栈表现为一个预置好的、定制PSoC固件模块，无需复杂的代码编写，可以直接在PSoC Designer集成开发环境中使用。此外，CyFi收发器由PSoC器件供电，从而可以取代掉多个分立器件，集成有大量功能，可以在开发过程的任何阶段进行重新编程。该方案专为许多应用中的低功率无线传感器网络和人机接口而优化，包括家庭和楼宇自动化，远程控制，医疗健康设备以及工业监控。

    博通公司则更注重“通信融合”的概念，将各种标准基于一体，如各种标准的WLAN、蓝牙、FM、GPS等，甚至还在芯片中集成了处理器功能。不久前在《电子工程专辑》举行的网络研讨会上，该公司借助即将成为主导的WLAN最新标准802.11n力推秉承上述理念、包括BCM4325和BCM4329的Combo技术。不难理解，通信融合的关键就在于射频，需要覆盖不同的频段，解决相互间的干扰(包括不同频段)，协调各种标准的工作。在上述两款芯片中，为了解决干扰，采用了包括天线、算法等在内的多项专有技术。该公司大中国区总经理梁宜先生介绍说，公司未来仍将致力于研发为融合提供更好基础的射频芯片，对各种无线技术平台加以整合，例如电信的蜂窝技术(3G/4G)、WLAN、短距离无线技术(NFC、UWB)、Broadcast(FM、DVB)、以及导航技术(GPS)等。

    设计简化与加速

    对于射频设计来说，无疑是电子系统设计中最难掌握或最具挑战性的领域。即使提供了设计方案以及完全一样的BOM，要构成具有稳健性的射频系统也非易事，况且不同设计师可能会得出不同的结果。这也一直是困扰设计师以及射频生产率低的原因。如何简化并加速设计，业界一直在不断探索新的解决方案，直到最近，业界推出了简化射频设计的新概念，即设计平台。

    所谓平台，实际上就是比total solution更广的total solution，除了包括完整芯片集合相关电路外，还包括丰富的参考设计和开发环境及套件，甚至还可以包括培训，第三方支持，代码库和范例，以及其它内容更丰富的专有RF技术。通过如此庞大内容的整合，可以使复杂且枯燥的RF设计得到简化加速。

    TI公司的CC430就是这一类的RF设计平台。CC430平台的首批器件将基于16位MSP430F5xx MCU以及业界领先的CC1101 RF收发器之上。TI低功耗RF收发器具有先进的高选择性与高抑制性能，确保即使在噪声环境下也能实现可靠通信。随着CC430平台的不断演进，预期未来的设备会从最新的TI MSP430 MCU与低功耗RF技术中获益非浅。该平台硬件样片的批量供应即将启动。

    Cypress公司则是通过推出射频评估参考模块来加速射频设计的。通常在设计前需要评估RF IC的性能。RF参考模块就提供了这样一种平台，它一般与带所需固件的开发或评估工具包连接使用。利用该模块可进行室内或室外的覆盖距离测试。该模块包含有射频前端系统的所有部分，设计师利用该模块即可评估出射频性能并加速设计。设计师既可原样照搬参考模块的布局和原理图或将其作为上手工具从而不必从头开始。这样就加快了其产品的上市速度、进而提升投资回报率。

    而实际上，除了上述的硬件平台方案外，可编程器件也不敢落寞。像赛灵思也在去年推出了基于其FPGA的通信通用平台核心。其平台以其高性能、低功耗，具有高度现场升级能力、灵活的可编程能力，也有可能成为TD-SCDMA以及未来LTE通用平台核心的选项。

    射频测试保证了RF设计的快速发展

    与射频技术本身一样，测试技术在提供设计验证的同时也同步发展。安捷伦科技最近为中国市场推出了用于3G终端的射频设计验证的GS-8800和射频一致性测试系统GS-8853。该验证测试系统非常适合于实验室，手机制造领域以及芯片制造领域的射频一致性测试。GS-8853支持2～3.5G的多种制式，能够覆盖各种带宽，包括Band 1，II和V。该系统能够容易地实现Release 6/7 HSPA/HSPA+的技术升级。从而实现了用户投资的最小化。

另一家专业通信测试厂商Keithley最近也发布了其最新的8×8 RF MIMO测试系统。该系统支持新一代的射频技术的研发和生产。所支持的MIMO通道多达8个，而且配置灵活。该系统具有优异的性能，采样同步精度小于±1ns，信号采样峰峰值抖动也小于1ns，载波峰峰值相位抖动小于1度。该系统基于该公司的矢量信号分析仪和射频矢量信号发生器，能够支持802.11n WiFi，802.16e移动WiMAX Wave 2，未来的4G LTE以及UWB等新一代通信技术。另外通过单通道和多通道的灵活配置，可以满足用户在不同场合对成本效益的需求。