RF CMOS - RF CMOS
RF CMOS er en metal-oxid-halvleder (MOS) integreret kredsløbsteknologi (IC), der integrerer radiofrekvens (RF), analog og digital elektronik på en blandet signal CMOS (komplementær MOS) RF kredsløbschip . Det bruges i vid udstrækning i moderne trådløs telekommunikation , såsom mobilnetværk , Bluetooth , Wi-Fi , GPS-modtagere , transmission , køretøjskommunikationssystemer og radiotransceivere i alle moderne mobiltelefoner og trådløse netværksenheder . RF CMOS-teknologi blev banebrydende af den pakistanske ingeniør Asad Ali Abidi ved UCLA i slutningen af 1980'erne til begyndelsen af 1990'erne og hjalp til med at skabe den trådløse revolution med indførelsen af digital signalbehandling i trådløs kommunikation. Udvikling og design af RF CMOS-enheder blev muliggjort af van der Ziels FET RF-støjmodel, der blev offentliggjort i begyndelsen af 1960'erne og forblev stort set glemt indtil 1990'erne.
Historie
Pakistanske ingeniør Asad Ali Abidi , mens de arbejder på Bell Labs og derefter UCLA i 1980'erne-1990'erne banebrydende radio forskning i metal-oxid-halvleder (MOS) teknologi og gjort skelsættende bidrag til radio arkitektur baseret på komplementære MOS (CMOS) switched-kondensator (SC) teknologi. I begyndelsen af 1980'erne, mens han arbejdede hos Bell, arbejdede han med udviklingen af sub-micron MOSFET (MOS field-effect transistor) VLSI (meget storskala integration ) teknologi og demonstrerede potentialet i sub-micron NMOS integreret kredsløb (IC ) teknologi i high-speed kommunikation kredsløb . Abidis arbejde blev oprindeligt mødt med skepsis fra tilhængere af GaA'er og bipolare junction transistorer , den dominerende teknologi til højhastighedskommunikationskredsløb på det tidspunkt. I 1985 sluttede han sig til University of California, Los Angeles (UCLA), hvor han var banebrydende for RF CMOS-teknologi i slutningen af 1980'erne til begyndelsen af 1990'erne. Hans arbejde ændrede den måde, hvorpå RF-kredsløb ville blive designet, væk fra diskrete bipolære transistorer og mod CMOS- integrerede kredsløb.
Abidi undersøgte analoge CMOS-kredsløb til signalbehandling og kommunikation ved UCLA i slutningen af 1980'erne til begyndelsen af 1990'erne. Abidi, sammen med UCLA kolleger J. Chang og Michael Gaitan, demonstreret den første RF CMOS forstærker i 1993. I 1995 abidi brugte CMOS switched-kondensator teknologi til at demonstrere de første direkte konvertering transceivere for digital kommunikation . I slutningen af 1990'erne blev RF CMOS-teknologi i vid udstrækning vedtaget inden for trådløst netværk , da mobiltelefoner begyndte at komme i udbredt brug. Dette ændrede den måde, hvorpå RF kredsløb blev udformet, hvilket fører til udskiftning af diskrete bipolære transistorer med CMOS integrerede kredsløb i radio transceivere.
Der var en hurtig vækst i telekommunikationsindustrien mod slutningen af det 20. århundrede, primært på grund af indførelsen af digital signalbehandling i trådløs kommunikation , drevet af udviklingen af billig CMOS-teknologi med meget stor skala (VLSI) . Det aktiverede sofistikerede, billige og bærbare slutbrugerterminaler og gav anledning til små, billige, laveffektive og bærbare enheder til en bred vifte af trådløse kommunikationssystemer. Dette muliggjorde kommunikation "når som helst, hvor som helst" og hjalp med til at skabe den trådløse revolution , hvilket førte til den hurtige vækst i den trådløse industri.
I begyndelsen af 2000'erne blev der demonstreret RF CMOS-chips med dybe submikron MOSFET'er, der var i stand til over 100 GHz- frekvensområdet. Fra og med 2008 er radiotransceivere i alle trådløse netværksenheder og moderne mobiltelefoner masseproduceret som RF CMOS-enheder.
Ansøgninger
De baseband processorer og radiomodtagere i alle moderne trådløse netværks enheder og mobiltelefoner er masseproduceret ved hjælp af RF CMOS-enheder. RF CMOS-kredsløb bruges i vid udstrækning til at transmittere og modtage trådløse signaler i en række applikationer, såsom satellitteknologi (inklusive GPS- og GPS-modtagere ), Bluetooth , Wi-Fi , NFC ( near-field communication ), mobilnetværk (såsom 3G og 4G ), jordbaseret transmission og radarapplikationer til biler , blandt andre anvendelser.
Eksempler på kommercielle RF CMOS-chips inkluderer Intels trådløse DECT- telefon og 802.11 ( Wi-Fi ) chips oprettet af Atheros og andre virksomheder. Kommercielle RF CMOS-produkter bruges også til Bluetooth og WLAN-netværk (WLAN). RF CMOS bruges også i radiotransceivere til trådløse standarder som GSM , Wi-Fi og Bluetooth, transceivere til mobilnetværk såsom 3G og fjernenheder i trådløse sensornetværk (WSN).
RF CMOS-teknologi er afgørende for moderne trådløs kommunikation, herunder trådløse netværk og mobile kommunikationsenheder . Et af de virksomheder, der kommercialiserede RF CMOS-teknologi, var Infineon . Dens store CMOS RF-switche sælger over 1 milliard enheder årligt og når i alt 5 milliarder enheder pr. 2018.
Praktisk softwaredefineret radio (SDR) til kommerciel brug blev aktiveret af RF CMOS, som er i stand til at implementere et helt softwaredefineret radiosystem på en enkelt MOS IC-chip. RF CMOS begyndte at blive brugt til SDR-implementeringer i løbet af 2000'erne.
Almindelige applikationer
RF CMOS bruges i vid udstrækning i en række almindelige applikationer, som inkluderer følgende.
- Analog-til-digital konverter (ADC) - delta-sigma (ΣΔ) modulering
-
Automotive elektronik - avancerede chauffør-assistance systemer (ADAS), bilsikkerhed programmer, kørsel effektivitet , afgang advarsel lane-system (LDWS), blød trafikant (VRU) afsløring, førerstøttesystemer , bagerste beboer detektion (ROD), bag beboer alert (ROA ), bølgeformgenerator
- Bilens forside - lateralt kollisionsundgåelsessystem , smal stiassistent, side- før-crash-system , trafikpropassistent , adaptiv fartpilot (ACC), autonom nødbremsning (AEB)
- Bilens bagside - detektering af blinde vinkler (BSD), bageste pre-crash , vognbaneskiftassistance (LCA)
- Cross-Traffic Assist (CTA) teknologi - bageste cross-trafik alarm (RCTA), front cross-trafik alarm (FTCA)
- Parkering - automatiseret parkering , automatiseret parkeringssystem (APS), automatisk parkering , Parking Assist (PA), parkeringssensor ( ultralydssensor )
- Trafikkollisionsteknologi - kollisionsundgåelsessystem (CAS), kollisionsdetektion , kollisionsadvarsel og bremsestøtte , kollisionsreduceringssystem
- Køretøjets blinde pletsteknologi - detektion af blinde vinkler (BSD), blind spot-overvågning (BSM), bageste kryds-trafik alarm (RCTA)
- Køretøjskommunikationssystemer - køretøj til køretøj (V2V) kommunikation og køretøj til alt (V2X) kommunikation
-
Broadcasting teknologi - jordbaseret transmission
- Radioudsendelse - digital radio , HD Radio , Digital Audio Broadcasting (DAB), Digital Radio Mondiale (DRM)
-
Mobile enheder
- Mobilnetværk - Global System for Mobile Communications (GSM), 3G , 4G , 5G
- Mobiltelefoner
- Smartphones - mobilmodemer ( baseband ), RF-transceivere , trådløse kommunikationschips (Wi-Fi, Bluetooth, GPS)
-
Radioteknologi - radiofrekvent (RF) teknologi, radiomodtagere , sendere , softwaredefineret radio (SDR), bredbånd
- Baseband-processorer
- Millimeterbølge (mmW) applikationer
- Radar teknologi - automotive radar, radar transceivere , billedbehandling radar , super-opløsning (SR) billeddannelse, radar cocooning med 360 ° opfattelse, kokon radar, Frekvensmoduleret Continuous Wave (FMCW) radar, hjørne radarfunktioner, radar tracker
- Transceivere - radiomodtagere , RF-transceivere , cellulære transceivere
- Sensorer - radarsensorer , trådløst sensornetværk (WSN)
- System-on-a-chip (SoC)
-
Telekommunikation
- Digital forbedret trådløs telekommunikation (DECT)
- Tingenes internet (IoT) - Narrowband tingenes internet , Cat-M1
- Satellitkommunikation - GPS ( Global Positioning System ), GPS-modtagere
- Enheder med kort rækkevidde - Bluetooth , Bluetooth Low Energy (BLE), IEEE 802.15.4 , IEEE 802.11 , Wi-Fi
- Trådløse netværk - trådløse netværksenheder , trådløst lokalnetværk (WLAN), bredt netværk (WAN), mobilnetværk
- Trådløs teknologi - trådløs telekommunikation , backhaul , near-field communication (NFC)
- Spændingsstyret oscillator (VCO) - lavfasestøj VCO