瑞薩電子公司最近宣布為支持藍牙低功耗 (LE) 低功耗近場通信標準的物聯網設備開發兩種 2.4GHz 射頻收發器技術。借助新的匹配電路和信號校正技術，瑞薩電子設計了一款原型電路，據稱它是最小的藍牙 LE 射頻收發器，同時提高了電源效率。

瑞薩電子開發了這些技術來幫助那些對物聯網領域的射頻專業知識要求越來越高的公司。“與智能手機和 PC 工程師相比，物聯網應用的增加需要非射頻技術專家的工程師提供射頻功能，”瑞薩電子連接與音頻業務部高級首席工程師 Hisayasu Sato 博士說。“BLE 需要便于許多非射頻專家的工程師使用。”

新的匹配電路技術覆蓋了很寬的阻抗范圍，使 IC 無需外部阻抗匹配電路即可匹配各種天線和電路板阻抗。瑞薩電子表示，針對本地生成的參考信號的新信號校正技術使用一個小電路來自我校正電路元件中的不一致性和周圍條件的變化，而無需校準。

該公司已在基于 22 納米 CMOS 工藝的藍牙 LE 射頻收發器電路原型上驗證了這些技術。該原型展示了包括電源在內的縮小電路面積，尺寸為 0.84 mm 2。小尺寸是通過修改接收器架構以減少電感器的數量并進行增強，例如具有小安裝面積的低電流基帶放大器和高效的 D 類放大器來實現的。

此外，瑞薩聲稱擁有一流的電源效率，接收和傳輸期間的功耗分別為 3.6 mW 和 4.1 mW。對于設計人員來說，這些進步可以轉化為更小的尺寸、更低的電路板成本、更低的功耗和更簡單的電路板設計過程。

參考信號自校正電路技術無需校準電路。。（來源：瑞薩電子）

匹配電路技術覆蓋廣泛的阻抗范圍

大約六年前，瑞薩展示了一種集成阻抗匹配電路技術，該技術能夠設計緊湊且低成本的藍牙 LE 產品，無需外部電感器或電容器即可在接收和傳輸之間切換或阻抗匹配。

但瑞薩電子表示，阻抗不一定達到 50 Ω，具體取決于天線或電路板設計，仍然需要外部匹配電路。此外，該公司表示，當使用早期技術并添加具有阻抗改變功能的匹配電路時，可能會出現其他問題，包括信號損耗增加和無法實現足夠的變化范圍。

為了解決這些挑戰，瑞薩開發了一種新的可變阻抗匹配電路技術，由兩個電感器和四個可變電容器組成。瑞薩電子表示，在這種新設計中，匹配電路中使用的發射器側電感器和接收器側電感器配置為同心排列，它們的互感用于減少信號損耗并減少有效寄生電容。

結果是擴展的可變阻抗范圍和更小的電路面積。瑞薩確認電壓駐波比 (VSWR) 最大值為 6.8，可變阻抗范圍約為 25 至 300 Ω。

參考信號自校正電路技術省去了校準電路

瑞薩電子表示，RF收發器在內部生成與通過天線接收的無線電信號頻率大致相同的參考信號，該信號用于將千兆赫頻帶無線信號轉換為低頻基帶信號。該公司表示，挑戰在于參考信號精度可能會因電路元件的不一致或溫度或電源電壓的變化等因素而降低。

補償技術已用于相位和幅度偏差，并帶有校準電路，以準確生成參考信號。但是有幾個挑戰。瑞薩電子表示，集成校準電路需要更大的芯片面積、更高的功耗和更高的測試成本。

瑞薩電子的新型自 IQ 相位校正電路技術解決了這些挑戰，該技術使用四個不同相位的參考信號通過允許相位差相互抵消來相互校正。瑞薩表示，“對接收性能至關重要的鏡像信號抑制比平均為 39 dB，符合藍牙標準，并且有充足的余量。”

此外，自校正電路的尺寸約為傳統校準電路的十二分之一。瑞薩電子表示，它還具有功耗和成本優勢。

除低功耗藍牙外，這些技術還可用于不同類型的射頻收發器。“由于它不僅是一種僅限于 BLE 的技術，因此假設了 Wi-Fi 和 sub-GHz 等應用，但我們將在未來繼續進一步研究以確定它是否真正適用。這些技術有助于這些無線應用的低成本和低功耗，”佐藤說。

瑞薩電子目前正致力于這些技術的實際應用。Sato 表示，該公司剛剛開始考慮將這些技術用于其 MCU 和無線產品。目標發布日期尚未確定。

審核編輯 黃昊宇