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2.4GHz工業 科學 醫療設備(ISM)是全世界公開通用使用的無線頻段,藍牙(Bluetooth)、Wi-Fi、ZigBee等短距離無線資料通信均工作在2.4GHz ISM頻段。
針對2.4GHz ISM頻段無線應用,銳迪科微電子公司推出了RDAT212射頻前端模組。T212晶片集成了功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)、天線開關(Antenna Switch)和功率檢測器(Power Detector),並特別增加PA帶通及LNA帶通的省電功能,內部還針對天線端做了ESD保護設計。T212晶片採用標準的QFN 3×3mm2超小型封裝,輸入和輸出已集成隔直電容和匹配電路,週邊元件僅需少量濾波電容,極大地簡化了PCB設計。
高集成度、超小尺寸並提供省電功能的T212射頻前端模組,在手機藍牙以及802.11.b/g擴展應用中大有可為。同時,T212晶片還具有優異的線性度,支援Bluetooth 2.0的高速率應用。
T212模組的性能
T212射頻前端模組內集成的功率放大器採用先進的砷化鎵異質結雙極電晶體(GaAs HBT)工藝製造,低雜訊放大器和天線開關採用增強型高電子遷移率場效應電晶體(E-PHEMT)工藝製造。儘管沒有採用差分PA的形式,但是T212依然為客戶提供了差分輸入管腳,從而使客戶不需要再關心差分轉單端的設計。
T212集成的功率放大器是一款高線性高效率PA,在2.4GHz~2.5GHz頻段內有20dB增益,線性輸出功率為18dBm時的三階交調IM3小於-30dBc。PA的靜態工作電流可低至10mA,飽和輸出功率可達23dBm,功率附加效率高達45%,這麼高的效率有助於延長供電時間。

圖1:T212射頻前端模組的功能模組圖。
T212集成的低雜訊放大器具有很高的線性度,在2.4GHz~2.5GHz頻段內有10dB增益,工作電流僅4.5mA,雜訊係數小於2.6dB(已包括開關損耗),輸入三階交調點IIP3高達+8dBm。模組內的LNA bypass功能,既可作為省電模式,又能增大接收機的動態範圍。
T212模組提供了PA 帶通及LNA帶通的省電功能。無需硬體改動,僅通過改變控制邏輯,即可在正常工作模式和bypass省電模式間自由切換。在藍牙1類應用時,模組可以在0dBm輸入條件下提供20dBm的輸出功率;在藍牙2類應用時,該模組又可切換到PA帶通狀態,此時不消耗電流。
T212集成了功率檢測,通過測量PD端電壓可以檢測功放的輸出功率。該模組採用了QFN 3×3mm2超小型封裝,輸入和輸出已經在內部匹配到50歐姆,客戶應用時不需要在PCB板上設計匹配電路,使得PCB板設計更加容易。功率放大器的輸出諧波已經抑制到-50dBc以下,應用時外部通常已不需要濾波器。這樣模組外部僅需少量濾波電容,縮小了PCB板尺寸,並降低了系統成本,極適合對器件尺寸有特殊要求的手機藍牙應用。
T212晶片的無線應用

圖2:RDAT212的藍牙應用模組。
1)藍牙應用:T212支援藍牙Bluetooth class1和class2應用。應用于Bluetooth class1時,T212集成的功率放大器提供20dBm的輸出,可以擴展藍牙設備的有效傳輸距離至100米;T212的低雜訊放大器的雜訊係數小於2.6dB,可以很大的提高接收鏈路的靈敏度。應用于Bluetooth class2時,T212通過改變控制邏輯,即可自動切換到bypass省電模式,此時不消耗電流。
2)Wi-Fi應用:T212的高集成度和低功耗優點,極適合手機Wi-Fi應用。功率放大器的靜態工作電流可低至10mA,低雜訊放大器的工作電流僅4.5mA。T212應用于802.11g OFDM時,可輸出功率15dBm,消耗電流60mA。晶片還集成了功率檢測電路,提供完整的功率檢測方案。
3)其他工業應用:T212還可以廣泛使用在其他2.4GHz ISM頻段的無線應用上,包括2.4G無線數位影音傳輸模組、手持終端PDA、智慧玩具、自動化資料獲取系統、工業無線控制等應用。對於無線設備而言,暴露在外界的天線端最容易遭受ESD損壞,T212內部針對天線端做了ESD保護設計,人體模式下可抗靜電8000V,極大的增強了工業設備的安全性。 WLAN/WiMax應用擴展
針對更高功率的WLAN/WiMax應用,銳迪科還推出了工作在2.3~2.7GHz頻段的W260功放晶片,在3.3V電源工作時可輸出線性功率26dBm @ -30dBc IM3,在5.0V電源工作時可輸出線性功率29dBm@ -30dBc IM3。同時,用於5.8GHz WLAN的功放晶片W560也正在開發中,預計近期即可提供樣片。這樣,銳迪科可以提供2.4G ISM頻段,涵蓋Bluetooth和Wi-Fi等低功率射頻模組到WLAN/WiMax等高功率放大器晶片的全套解決方案,充分滿足客戶的各種應用需求
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