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射頻/無線  

超低功率無線積體電路設計考量

上網時間: 2007年10月02日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電池  射頻前端電路  無線助聽器 

近年來由於可攜式電子產品日益增多,人們對於電子產品的使用時間增長,對於電池容量之要求也隨著增大。然而在產品容積越來越小的要求下,電池容量受到限制,所以我們必須要減少產品晶片的功率消耗。因此,超低功率無線積體電路設計將是目前與未來的趨勢。本文對超低功率無線積體電路相關的技術做介紹,從系統觀點到電路設計必須著重與考量的地方,最後將以無線助聽器晶片的射頻前端電路為範例做說明。

1. 前言

現在可攜式生物電子醫學儀器已經必須具備低功率與低電壓的系統。在無線助聽器應用中,低功率消耗以增長電池壽命是非常關鍵的。在傳送端與接收端,使用助聽器系統的距離被限制在1~2公尺內,儘可能使其低功率,技術的進步已經改變,從大體積到小體積與從高耗能到低耗能。商業上的產品不僅流了太多的電流,而且所需的資料流(data rate)量太低。例如5.2mA at 75kb/s或2.7mA at 2.4kb/s。如何可以設計一個低功率與高資料流的無線系統呢?

對於全部的射頻電路中,元件操作在次臨界區域,確保增益需求與複雜的調變系統仍然是一件挑戰性的工作,所以系統架構必須是較少的電路區塊。系統使用越簡單的調變與解調變越好,類比或是數位調變可能是可以的。一些作者使用數位調變FSK或是PSK系統,雖然這些系統在系統的前端雍有低功率的部份,但是在後端系統卻是高消耗功率的使用DSP 數位解調的部份。

較高的載波頻率對於天線有較佳的效率及增益、且可利用頻寬也較大,可傳送較高的資料流;然而就功率損耗而言,較低的載波頻率及資料流則較為有利。在晶片使用高增益,低功耗及低雜訊的0.35u BiCMOS製程,具有低功率損耗(0.9V, 1.2mA)與較高的敏感度(-107dBm),但是RF頻率(200MHz)與資料流(25kb/s)比較低。晶片具有較高的RF頻率(900MHz)與較高的敏感度(-121dBm),但是能量損耗(4.5mW)比較高。

請下載PDF文件,以閱讀完整文章。

作者:陳威憲、莊凱翔•工研院系統晶片科技中心




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