Architetture e Tecnologie per Terminali Wireless

(Architetture e Tecnologie)

Ricetrasmettitori mobili: Architetture e Tecnologie

Sommario

• Architetture

• Componentistica passiva

• Tecnologie per RFIC

• Esempi di “chip set” commerciali

Supereterodina

Figura 4.1: Selezione del canale in un ricevitore eterodina

Figura 4.2: Front-End

Vantaggi e Svantaggi

– Filtro esterno per la reiezione dell’immagine– Alta corrente di polarizzazione per gli stadi che

pilotano componenti esterni– Necessita di una doppia conversione con ulteriori

eventuali componenti esterni

+ Elevata selettivita’ e sensitivita’

Il problema della frequenza immagine: ricevitore a doppia conversione

• Vantaggi– Buona selettività

– Buona sensitività

• Svantaggi– Dissipazione

– Ingombro

Ricevitore eterodina

Ricevitore Omodina

• Vantaggi– Minore dissipazione

– Minore ingombro

– Assenza immagine

• Svantaggi– Emissioni

oscillatore locale

– DC Offset

• Soluzioni– Schermatura

– Compensazione tramite DSP

Ricevitore Omodina

Ricevitore Low-IF

• Vantaggi– Minore dissipazione

– Minore ingombro

• Svantaggio

Bassa reiezione del canale immagine

Ricevitore Low-IF

• Soluzione

Accurata progettazione del mixer a reiezione dell’immagine

Low IF

• Frequenza intermedia di poche centinaia di KHz

• Reiezione della frequenza immagine con filtro d’antenna + mixer a reiez. freq. imm.

• Filtro di canale: filtro attivo integrato (es Chebichev 5 ordine integrato)

Quasi IF (IF vestigiale)

• Primo filtro IF non selettivo

• Primo OL a frequenza fissa

• Secondo OL a frequenza variabile

• Filtro di canale passa basso integrato

• Problema dell’offset in DC

Figura 4.3: IF Vestigiale

In trasmissione

• Conversione diretta– Interferenza in RX dovuta a OL in TX: un

imperfetto isolamento del mixer produce una riga a fOL vicina alla banda di ricezione

+ semplicita’, consumo ridotto

Componentistica passiva

• Antenna

• Accoppiatore d’antenna– duplexer, switchplexer, circolatore, diplexer

Figura 4.5: Duplexer (a) e Switchplexer (b) Figura 4.13: Usi del circolatore

Balun

• Accoppiamento del segnale di antenna ad uno stadio di ingresso differenziale

Figura 4.14: Balun

Filtri passivi

• Tipologia

– RF

• f0 = 800/5000MHz

• Bw = 107 Hz

• Insertion loss: da frazioni di dB a qualche dB

– FI

• 107/108 Hz

• Bw = 104/105 Hz

• Tecnologia

– Ceramici

– Multilayer

– SAW

Componentistica esterna

• Componenti attivi– Amplificatore a bassissimo rumore– Amplificatore di potenza

• Componenti passivi– Accoppiatore di antenna– FiltroRF– Filtro IF

Amplificatore di potenza

Figura 4.12: Power Amplifier

Accoppiatore di antenna

Circolatore

Componentistica discreta

CDMA

CSM/DCS/CDMA

Bluetooth

WLAN (5 GHz)

Tecnologie disponibili

• Bipolare al Si

• Bipolare al Si-Ge (HBT)

• BiCMOS

• CMOS

• GaAs, InPh ecc.

Terminale multichip

Evoluzione tecnologica

Prestazioni in termini di guadagno e cifra di rumore

Frequenze di transizione

Induttanze integrate

…induttanze integrate

Induttanza a spirale

Induttanza a spirale

LNA Micrograph

Schema a blocchi di un telefono cellulare