5）電子通訊的電路怎么看-中
電子通訊硬核小知識(shí)第四期
PS:盡可能每天一期吧除非太忙了鴿,我發(fā)現(xiàn)我寫多了沒什么人看,還是寫少點(diǎn)每次只寫一個(gè)點(diǎn)吧...
這期具體說入門知識(shí)，整理下市面上的半導(dǎo)體芯片與當(dāng)前市面上主流的電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。分類具體的介紹后面有空再說。
前排提示：從這期開始幾乎只有對該方向感興趣或者學(xué)習(xí)過、要學(xué)習(xí)數(shù)模電的人才能了解。我也是隨便寫寫，具體問題和太細(xì)的可以評論提問，涉及機(jī)密的不談。不定期有空再更新
通路結(jié)構(gòu)框圖
注釋：
一.transceiver即收發(fā)機(jī)，強(qiáng)電通訊多為基站方向的大型收發(fā)機(jī)，弱電方向多為收發(fā)機(jī)IC，也叫RFIC，是射頻的中央處理芯片(今后芯片直接叫IC吧)，跟隨平臺(tái)與平臺(tái)型號走。
它的主要決定項(xiàng)：
A。每個(gè)平臺(tái)都有自己的一系列transceiver，平臺(tái)包括高通、海思、聯(lián)發(fā)科、展訊
B。每個(gè)平臺(tái)都有很多transceiver型號，主要會(huì)存在性能差異，性能差異包括：支持哪些頻段(Band)、支持多少傳輸速率（Cat幾代的）、是否支持5G(華為海思重點(diǎn)攻克的IC之一)、CA/EN-DC組合流數(shù)Layer與組合支持情況、Rx接收靈敏度下限、FBRX(feedback RX gain Tx功率檢測)的性能
C?？梢耘c哪些CPU組合。這里如果選用高通的RFIC，那就必須使用高通的BBIC，即CPU。一般會(huì)有組合規(guī)則，但平臺(tái)會(huì)告訴你。這就是你們傳統(tǒng)意義上理解的CPU，它會(huì)處理單板單元上所有低頻的信息。而RFIC是處理低頻與高頻之間轉(zhuǎn)化的中央單元
它包含哪些單元：
1。transceiver的包含單元是選修內(nèi)容，電路研發(fā)了解即可。但如果你要進(jìn)軍半導(dǎo)體芯片通訊務(wù)必了解詳細(xì)。
2。大的方向主要分為調(diào)制單元、解調(diào)單元、以及各種選頻單元和開關(guān)等
3。調(diào)制單元是將CPU給出的IQ正交低頻信號(課本上常叫基波或者有用的信號)，通過頻綜(頻綜由變種鎖相環(huán)組成，鎖相環(huán)為電子通訊重要內(nèi)容卻一般是大學(xué)選修真坑爹)，鎖相環(huán)可以將晶振XO(固定發(fā)出一定小頻率的單元)發(fā)出的頻率，做加減乘等運(yùn)算到各個(gè)頻段(即載波)的頻率，比如B1的Tx頻率是1920M~1980MHz，它就是XO通過RFIC中的頻綜得到的，再通過選頻電路到芯片指定口再發(fā)出，其這一步已經(jīng)確定了載波的頻率和頻域帶寬。
然后就是大學(xué)課本熟悉的混頻，將高頻載波與低頻基波混頻發(fā)出。
其信號的制式(WCDMA/LTE/NR)、調(diào)制方式(QPSK/16QAM/64QAM)等由于涉及太多就不詳述。網(wǎng)上可能查不到太細(xì)的，這是IC業(yè)內(nèi)或者行業(yè)秘密類，能去平臺(tái)做IC時(shí)再去具體了解
4。解調(diào)單元是將天線ANT接收來的信號進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)是調(diào)制的逆過程，還有放大信號的LNA等，回推即可，具體閱讀相關(guān)書籍吧，IC內(nèi)部設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)書籍知識(shí)不少
5。選頻電路就不說了，太基礎(chǔ)我默認(rèn)你已知
6。開關(guān)就是數(shù)電里的邏輯電路，太基礎(chǔ)我默認(rèn)你已知。你只要知道控制這些開關(guān)和工作模式的是MIPI線路指令，在原理圖里經(jīng)常出現(xiàn)的“SDATA”與“SCLK”管腳就是MIPI控制角，它和GPIB類似，不過比GPIB攜帶的信息更多。如果玩過單片機(jī)應(yīng)該對此玩意類比較熟悉。其配置通路被我們叫“線控”或者“驅(qū)動(dòng)”，即有哪些頻段與組合工作什么情況下打開哪個(gè)管腳同時(shí)打開哪些開關(guān)狀態(tài)等，配置在NV內(nèi)，NV就是平臺(tái)的指令命令，不同平臺(tái)規(guī)則有差異。NV還可以配置功率，功率回退，各種模式補(bǔ)償?shù)日{(diào)試指標(biāo)，甚至干擾SAR回退空口等都可以配（你看有人明明是硬件卻要配一大堆代碼一樣的東西一般就是）
至此，RFIC的粗略介紹基本完畢...（我感覺我寫這么多是不是收點(diǎn)幣合適...）
二. MMBPA，是多波段多功率放大器模塊，或者學(xué)術(shù)名稱叫集成功率放大器比較合適，一般我們簡稱PA。輸入信號PA in的功率約為0dBm左右，偏差5~6dB也可以支持，Tx發(fā)射功率一般在30dBm以內(nèi)，如果是2G的話會(huì)到35dBm左右。它的最大支持制式分4G和5G兩種(RFIC與PA都是要區(qū)分支持4G還是5G的，5G的PA默認(rèn)也支持4G)。
它的主要決定項(xiàng)：
A。支持的頻段有哪些，看說明書
B。增益多少，一般為二級增益與三級增益。通常高增益情況下測試指標(biāo)比較多，同增益模式下增益相同（別跟我說功放PA的增益怎么變聽了都窒息，一個(gè)增益模式下增益始終不變！?。。?。而控制功率大小的是APT模式下的Vcc電壓，其電壓的自動(dòng)控制取決于FBRX功率檢測，功率檢測的具體數(shù)值列表取決于射頻的校準(zhǔn)CAL的寫入，每個(gè)手機(jī)或者通訊樣機(jī)組裝出廠前，都必須經(jīng)過的SMT工位從寫入軟件后的第一個(gè)站位就是射頻校準(zhǔn)CAL，否則手機(jī)無法通訊，沒有通訊功能（如果有興趣可以單獨(dú)講RF CAL，但是涉及太專業(yè)，這個(gè)就只推薦入行的新人或者還沒做過CAL的人看了）
C。額定電壓電流，耐壓，抗干擾，壽命，功耗等等。PA是整個(gè)射頻或者說整個(gè)手機(jī)除了顯示屏以外最費(fèi)電最燙的部分，工作溫度可近一百，一般如果測試電流有700mA時(shí)，差不多500都是它吃掉的。各個(gè)頻段的功耗能力除了走線與匹配以外就是PA了
它包含哪些單元：
A。選頻電路，多級功率放大器，開關(guān)，沒啥說的很基礎(chǔ)的玩意原理看書去。它也是MIPI控制的器件
三。LNA低噪放（虛線表示可以不需要這個(gè)部分）。RFIC內(nèi)部一般也有LNA，但實(shí)際上因?yàn)镽FIC集成度過高或者工藝限制或走線過于復(fù)雜等原因，必須有一個(gè)多頻段集成的LNA Bank做低噪放放大。該器件不區(qū)分NR/LTE/WCDMA
記住的點(diǎn)：
A。低噪放LNA只存在RX通路，功放PA只存在TX通路，這是一定的
B。LNA Bank內(nèi)有多個(gè)LNA0/1/2等區(qū)分，如果是CA/EN-DC組合頻段時(shí)，有多路RX同時(shí)工作需要注意，里面的每個(gè)LNA一次只能走一個(gè)通路的頻段
C。PA在RFIC出來僅后面，LNA也在RFIC僅后面。原因是TX信號剛出RFIC時(shí)較?。?dBm左右）且信號較為純凈，可先放大再上濾波器濾波；而RX的接收信號是小信號（-100~-40dBm）且信號存在很多外界雜質(zhì)干擾，甚至雜質(zhì)相對于信號是更強(qiáng)的一方，所以天線過開關(guān)后首先要完成濾波才能走給LNA，再到RFIC，以防止雜波信號沒被濾掉前就把雜質(zhì)放大了，并且放大的過程中雜質(zhì)還會(huì)跟主頻交調(diào)的
D。增益固定
四。filter濾波器。無源器件，貼片濾波器，是技術(shù)含量比較低的IC，但做到精益求精不同廠家其實(shí)有差別。你要記住的是，濾波器大類分為DUP(或DPX，Duplexer)雙工器、SAW聲表面濾波器、DIP（diplexer）和TRIP（triplexer）雙工三工器，這里主要區(qū)分下：
A。DUP在FDD頻段，即Band1~Band31的頻段通常為FDD，但是有些特殊頻段比如Band66(band65~76)也是FDD，其中間的Band32~47為常用TDD。FDD是頻分復(fù)用，TDD是時(shí)分復(fù)用。大學(xué)里信號還是通原類書里有。
B。FDD頻段因?yàn)槭荰X、RX頻率分開的，比如Band1，TX是1920~1950MHz，RX是2110~2170MHz，因此一路信號會(huì)進(jìn)入濾波時(shí)分開兩路處理。所以只能用DUP做濾波，DUP只在單個(gè)頻段的FDD做TXRX的濾波和分路，它是兩個(gè)隔離度非常高的濾波器集合而成的器件
C。TDD頻段因?yàn)槭荰X、RX頻率相同，一定時(shí)序幀內(nèi)TX一定內(nèi)時(shí)序幀內(nèi)走RX，因此是一路信號，所以使用貼片濾波性能好使用較多的SAW。SAW是聲表面濾波器，只在通訊中的TDD頻段使用，有時(shí)在復(fù)雜通路還要區(qū)分是TRX的SAW還是RX SAW，TRX其實(shí)就是TX和RX同時(shí)的意思，他們的區(qū)別在于最大限定功率不同，能走TRX的濾波器額定功率高不容易燒壞，只走RX的濾波器如果錯(cuò)走了TX會(huì)燒壞，后者便宜。因?yàn)槭菃温稵RX同路，所以PA當(dāng)中有專門的TDD RX通路管腳到RFIC作RX，實(shí)際上對RX而言PA這里就是個(gè)開關(guān)。
D。DIP與TRIP也叫雙工，另個(gè)是三工。與DUP區(qū)別其實(shí)百度可查。DIP/TRIP通常是在天線匹配到射頻通路時(shí)第一個(gè)經(jīng)過的分頻器，它與DUP最大的區(qū)別是DUP只是一個(gè)頻段一個(gè)（像B5B19B26這類有復(fù)用頻率的可以看做一個(gè)，為了簡單表述不做贅述），而DIP是篩選LB/MB/HB/UHB（低頻中頻高頻甚高頻）的大的頻域分流器。其濾波的范圍舉例是600~1000/2000~3000MHz的話，那么從ANT進(jìn)來的信號，B5B8B26B28這類低頻會(huì)自動(dòng)走LB，B7B38B40B41這類會(huì)自動(dòng)走HB。TRIP就是三路
五。射頻開關(guān)switch。首先射頻集成開關(guān)，其實(shí)如果數(shù)電學(xué)的不錯(cuò)可以直接上手，沒有什么區(qū)別就管腳多了點(diǎn)，走的是高頻信號，不同是里面有選頻，每個(gè)管腳走不同BAND罷了。開關(guān)主要是額定功率與交調(diào)隔離度等關(guān)注指標(biāo)，因?yàn)闀?huì)牽扯交調(diào)互調(diào)諧波干擾問題。其次就是開關(guān)配置要參考說明書邏輯表等，是多位二進(jìn)制數(shù)代表不同模式。
其次是簡單的xPxT，多刀多制開關(guān)，多用雙刀雙制DPDT，SPDT單刀雙制，SP4T單刀4制等.不論復(fù)雜的射頻集成開關(guān)還是簡單的多刀多制開關(guān)都是mipi控制
總結(jié)。
1.每個(gè)手機(jī)或者產(chǎn)品只有一個(gè)CPU+一個(gè)RFIC，通常是這樣
2.RFIC只有一個(gè)但是PA和LNA可以有多個(gè)，因?yàn)橐呀?jīng)到5G的NR時(shí)代，所以默認(rèn)CA和EN-DC日常都支持，因此MMBPA至少有兩個(gè)滿足LBMBHB的CA和EN-DC組合，UHB即n77、n78這類超高頻則單獨(dú)一個(gè)PA，這就三個(gè)了。如果算上GSM類2G通訊有時(shí)會(huì)單獨(dú)PA，就有四個(gè)，標(biāo)配。再多甚至可以用SPnT級聯(lián)RFIC多個(gè)PA的PA in通路，具體看要求
3.LNA Bank至少兩個(gè)，一個(gè)為主集與主集MIMO，一個(gè)為分集與分集MIMO
4.filter的話看電路板設(shè)計(jì)的面積是否能擺件上，現(xiàn)在很多PA與filter集成的芯片PAMID，可以節(jié)約很多走線但比單獨(dú)買它們要貴不少
5.TX通路最簡單的電路模塊走線框圖，為RFIC-PA-filter-switch-ANT，RX為ANT-switch-filter-（LNA）-RFIC，LNA Bank在5G時(shí)代幾乎都有，但不追求指標(biāo)或者不影響功能的前提下這里可以去掉所以帶括號。這就是這個(gè)行業(yè)電路設(shè)計(jì)的秘密。但實(shí)際要復(fù)雜得多，因?yàn)轭l段走線空間，PCB的干擾、MIPI走線、多層板打孔的影響等都必須考慮。
-----設(shè)計(jì)這些并調(diào)制這些，滿足用戶和協(xié)議需求的前提下，把芯片變成你手里的手機(jī)并成功量產(chǎn)，就是我們的工作。而其中的通訊硬件部分，在低頻與天線領(lǐng)域之間的，就是RF射頻。這就是我們的工作
