手机与无线通讯系统的RF整合技术

RF是大型通讯系统在传送信息时不可或缺的功能，而RF的传送与接收通常由不同的IC负责，且近来面临降低系统体积与成本的需求，业界兴起将RF与系统其它功能进行整合的趋势，本文将介绍RF与非RF组件的各种整合问题，以及RF本身的整合困难点。

在低频与高频两种不同的环境中整合RF无线系统，所采用的方式有极大的差异性。高频与低频系统分别以2.4 GHz为分水岭。在高频方面，最重要的系统是无线通讯。由于CMOS比双极技术更能满足频宽的需求，故预料将成为最被业界广泛采纳的技术。然而，除了某些特定系统外，大致而言RF-CMOS不会和数字CMOS整合在单一芯片，但许多未设置晶圆厂的厂商或设计业者可能采取与垂直整合厂商不一样的策略。而在低频系统方面，最重要的产品为行动通讯，RF在这些系统的应用主要为被动组件。本文讨论整合被动组件与技术所衍生的需求以及选择方案，以及RF主动组件在多重芯片或模块化方案中所扮演的角色。于此仅探讨关于消费性的手持式装置，因为对于业者而言，整合手机基地台的优先次序并不是最急切的。

前言

RF是大型通讯系统在传送信息时不可或缺的功能。RF通常与这类系统的其它功能相互独立：例如数字讯号处理（Digital Signal Processing；DSP）。RF的传送与接收通常由不同的IC负责。由于面临降低系统体积与成本的需求，业界形成一股将RF与系统其它功能进行整合的趋势，其中最主要的就是DSP。除了整合RF与非RF组件的趋势外，RF本身也出现其它层面的整合趋势。这股趋势源自于系统须运用不同的技术满足RF功能的需求。例如，某些系统需要针对接收讯号进行过滤，然后再把讯号传送至低频噪声放大器（Low Noise Amplifier；LNA）。在接收端过滤器方面，通常采用陶瓷或表面声波（Surface Acoustic Wave；SAW）技术，因此就无法整合在收发器IC。

RF根据其不同特性可区分成三种类型，因此会衍生不同的整合需求。这些类别包括：

(1)频率低于2.4 GHz的系统；

(2)频率高于2.4 GHz的短距离通讯系统；

(3)频率高于2.4 GHz的长距离通讯系统。

系统类型

低频与高频系统之间有极大的差异性，因为高频系统在传送与接收时，传送端与接收端须在彼此的传输范围内，但低频系统在通讯时则没有传输范围的限制，因此有较大的涵盖范围。虽无法在两者之间划出明确的界限，但两者之间通常介于2至5 GHz的频率范围内，且可依据像是发送器输出功率以及接收器的灵敏度加以区别。为便于讨论，在过程中一律假设传送频率为2.4 GHz。在高频方面，直接视线型系统（line-of-sight）可区分为长距离与短距离系统。长距离系统包括像雷达、卫星链接系统、基地台链接、固式无线宽频存取（Fixed Wireless Broadband Access；FWBA），这类系统需要的传输功率高于短距离系统，例如像蓝芽、802.11a、802.11b、WLAN等。后者通常被归类为 「无线连结」。因此每种类别的整合问题皆须分开考虑。

长距离通讯系统通常不属于消费性市场，在成本与产品体积上面临的压力也较小。但是效能却是这类系统主要的考量因素，尤其是发送器的输出功率以及接收器的灵敏度。虽然整合在这些系统的确扮演重要之角色，但重要性仅排在中间地位。因此对这类系统仅做简单介绍。