华为星闪2.0射频收发机芯片的技术细节在ISSCC’26上揭晓。这款采用12nm工艺的芯片,通过创新的架构设计,有效解决了短距无线通信中的镜像频谱与直流偏移问题,其接收灵敏度和抗干扰能力相比现有蓝牙技术有显著提升,为新一代无线连接提供了高性能解决方案。
智能速览
芯片采用12nm CMOS工艺,兼容2.4GHz/5GHz双频带。
发射机通过数字信号处理技术,有效抑制镜像频谱。
接收机创新采用LO-sync机制,彻底解决了直流偏移问题。
NearLink模式下接收灵敏度达-106dBm,显著优于蓝牙。
发射机峰值效率高达32%,并支持16Mb/s高速率传输。
精华内容
这款射频收发机的成功,关键在于其对发射机和接收机两大核心模块的精细化设计。通过巧妙的电路架构和数字信号处理技术,它在实现高性能指标的同时,也攻克了传统设计中的固有难题。
发射频谱净化
在发射端,传统的数字功率放大器(DPA)进行幅度调制时,因基带时钟频率较低,会在采样频率谐波处产生明显的镜像频谱干扰。为解决此问题,该设计并未停留在32MHz的原始时钟,而是利用现代CMOS工艺的强大DSP能力。通过异步FIFO和符号率转换器(SRC),将32MHz的AM信号上采样至约400MHz,再经插值滤波器进一步上采样至fLO/2。这一系列操作成功将镜像频谱推移至距工作信道约1.2GHz的远方,后续的滤波特性便可轻松将其抑制,确保了发射信号的纯净度。
接收偏移消除
接收机设计同样面临挑战。在2.4GHz模式下,用于生成本振信号(RX LO)的分频器与ADPLL反馈路径中的分频器会同时工作。后者的信号不可避免地会通过衬底或走线耦合至射频前端,并被RX LO信号下变频,在基带产生一个不确定的直流偏移(DC offset)。针对此痛点,设计提出了一种名为LO-sync的创新同步机制。该机制通过引入同步逻辑,强制本振分频器和PLL反馈分频器在时序上保持锁步对齐,从而将原先不确定的DC offset转化为一个确定的静态值,极大简化了后续处理。同时,IF滤波器也采用单运放双极点设计,实现了更小的芯片面积。
性能全面超越
通过上述技术创新,该芯片的性能表现尤为突出。在NearLink 1Mb/s模式下,接收机灵敏度达到了惊人的-106dBm,这意味着在极微弱的信号下也能稳定通信,而同期蓝牙(BLE)1Mbps的灵敏度仅为-101dBm。此外,其远频带(far bands)的抗干扰裕度相比BLE高出30dB,在复杂电磁环境中优势明显。
发射端同样表现优异,在2.4GHz频段输出15.2dBm功率时,数字功率放大器(DPA)的峰值效率高达32%。即便是在16Mb/s 4MHz-16QAM的高阶调制模式下,其误差矢量幅度(EVM)也仅控制在3.64%,保证了高速数据传输的可靠性。这些实测数据清晰地展示了其在功耗、速率和稳定性上的全面优势。
华为星闪2.0射频收发机芯片的设计,展示了国产芯片在无线通信领域深厚的技术积累和创新能力。它不仅解决了实际工程难题,更在关键性能上实现了对现有技术的超越。随着这类高性能芯片的落地,未来的短距无线通信生态是否会迎来新的变革?