Interface de contrôle avant RF (RFFE) dans les smartphones

Qu'est-ce que le RFFE (RF Front End Control Inferface) ?

RFFE est une interface à deux fils pour le contrôle des sous-systèmes frontaux de radiofréquence, qui utilise des CMOS-E / A non terminés à une extrémité pour une puissance réduite. L'interface peut comprendre jusqu'à 19 composants (amplificateurs, LNA, tuners d'antenne, filtres et commutateurs) par instance de bus, y compris leur alimentation électrique.

Où est utilisé un frontal RF dans les appareils mobiles ?

Dans les appareils mobiles actuels, il existe un circuit sophistiqué responsable de la conversion des informations des signaux de la bande de fréquences proches de zéro, utilisés pour transmettre des informations et des données en signaux radio qui peuvent être reçus ou envoyés par radio. Le frontal RF se charge de ces tâches.

Quelles sont les tâches de la RFFE dans les appareils mobiles ?

Le RF Front End (RFEE) doit traiter les bonnes données au bon moment avec les bonnes informations et transmettre avec la bonne bande au bon niveau de puissance. Dans un smartphone moderne, il y a plusieurs antennes pour envoyer et recevoir des signaux. Selon la technologie, il peut y avoir 6 antennes ou plus (3G, 4G, 5G, WIFI, GPS...) ! Pour chaque antenne, il doit y avoir un chemin d'émission ou de réception qui transmet le signal de l'antenne au modèle. Ces chemins sont appelés pads de signal RF ou chaînes RF. Plus tu ajoutes d'antennes à l'appareil, plus tu as besoin de chaînes RF. Chaque chaîne RF nécessite une série de composants qui traitent le signal, et tous ces composants ainsi que l'interaction de ces composants avec les antennes et avec le modem doivent être compris en détail.

Comment fonctionne un frontal RF dans un récepteur radio traditionnel ?

Examinons de plus près le front-end RF d'un circuit de récepteur radio afin de voir quelles sont les fonctions du front-end. Le front-end RF est le nom générique de tous les circuits entre une entrée d'antenne de récepteur et l'étage de mélange. Pour la plupart des architectures, le frontal RF se compose de :

Un filtre RF (qui est en fait un filtre passe-bande) reçoit le signal électromagnétique de l'antenne. Son rôle est d'éliminer la fréquence image et d'éviter que les signaux forts hors bande ne saturent les étages d'entrée.
Un amplificateur RF qui permet d'amplifier les signaux faibles sans bruit
Un oscillateur local qui génère un signal haute fréquence stable proche du signal d'entrée
Un mélangeur qui génère un signal avec une certaine fréquence souhaitée en "mélangeant" le signal d'ondes EM de l'antenne avec le signal de l'oscillateur local.

Comment fonctionnent les frontaux RF dans les téléphones portables ?

Dans les téléphones portables, la fréquence générée par le mixeur (également appelée fréquence intermédiaire) est numérisée, échantillonnée et convertie en une forme numérique binaire. Le reste du traitement est effectué par des filtres numériques qui sont plus petits, consomment moins d'énergie et peuvent être plus sélectifs.

Quels sont les défis à relever lors du développement de tels frontaux RF pour les téléphones portables ?

Chaque chaîne RF nécessite une série de composants qui traitent le signal. Dans le cas des téléphones portables et des appareils mobiles, il y a de nombreux défis à relever en raison du nombre d'antennes :

Les différents signaux qui ne doivent pas interférer les uns avec les autres
Choisir ou concevoir les bons composants pour chaque partie des chaînes RF
Les designers doivent réfléchir à la manière de concevoir des systèmes qui soutiennent l'architecture de la communication du futur !

Quels fabricants proposent des solutions RFFE pour les appareils mobiles ?

De nombreux fabricants proposent des solutions adaptées pour les smartphones et autres, notamment Qualcomm, NXP, etc. Le portefeuille Advanced RF WLAN11ax de NXP en est un exemple.

Les appareils 5G avancés ont des exigences élevées en matière de performance, d'intégration, de taille et de capacité Wi-Fi 6. La solution RFFE de NXP est hautement intégrée et compacte dans un paquet de 3 mm x 4 mm. Elle a été conçue avec la fonction Wi-Fi 6 pour soutenir les appareils informatiques portables avancés, y compris les smartphones 5G de première classe, et pour permettre les fonctions MIMO 2x2 avec les meilleures performances. La solution RFFE compacte haute performance de NXP peut réduire le temps de conception et raccourcir considérablement le temps de mise sur le marché pour les fabricants d'appareils originaux (OEM).le puissant portefeuille WLAN11ax de NXP aide les clients à répondre au besoin toujours croissant de plus de bande passante en fournissant à la fois les bandes 2,4 GHz et 5 GHz, qui sont conformes à la norme 802.11ax Wi-Fi 6 standard. NXP propose un portefeuille flexible qui s'étend sur ces spécifications. NXP offre un soutien MIMO (2x2 Multiple Input Multiple Output) pour les applications IEEE802.11a / n / ac / ax.

Développement et avenir de l'interface RFFE

En vue de la 5G, qui apportera toujours plus d'antennes sur l'appareil, il est important que RFFE continue à évoluer ! La version actuelle, MIPI RFFE v3.0, a été développée pour obtenir une précision de timing plus précise et des latences réduites, nécessaires pour faire avancer le déploiement de la 5G dans le monde entier. La nouvelle version optimise l'interface pour permettre des changements de configuration plus rapides et plus dynamiques au sein des sous-systèmes RFFE et entre eux, et pour fournir les fonctions spécifiques nécessaires pour la gamme de fréquences 1 (FR1) des bandes mobiles traditionnelles de 6 GHz. Ces dernières années, de nombreuses nouvelles technologies ont été introduites, promettant une révolution technologique.

Parmi elles, la nouvelle norme radio 5G, qui spécifie des débits de données et des capacités de transmission beaucoup plus élevés ainsi que des latences très faibles. la 5G devrait fonctionner dans beaucoup plus de bandes de fréquences que ses prédécesseurs. Le sous-système RF est par conséquent complexe. La nouvelle version RFFE 3.0 publiée par MIPI offre des fonctions de déclenchement optimisées et un contrôle frontal simplifié qui devraient améliorer la performance de l'interface radio 5G et faciliter l'implémentation de la 5G dans tes propres projets.

Pour que les composants et les blocs fonctionnels du module frontal à haute fréquence (HF-FEM) fonctionnent mieux ensemble, l'Alliance MIPI a révisé en profondeur la spécification "Radio Frequency Front End Control Interface" - en bref MIPI RFFE. À l'avenir, l'ensemble du contrôle du HF-FEM sera effectué via un seul bus. Cela devrait permettre une construction plus flexible du front-end.L'interface radio est un élément clé de toute technologie mobile.