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城芯科技CX9261 杭州城芯科技有限公司全正向研发的CX9261是一款宽带、高性能、多通道射频收发器，基于软件无线电理念设计，片内集成了射频收发器所需的RF、ADC/DAC以及数字上下变频等电路，极大地减少了射频链路设计的复杂度，系统集成度高，功能替代AD9361。该射频收发器已广泛应用于智能终端、数据链以及毫微微蜂窝/微微蜂窝/微蜂窝基站等无线通信系统中。 对于超短波电台等带宽只有几十kHz的应用场景，CX9261射频收发器接收机内部集成的模拟混频滤波器采用多阶巴特沃斯等有源RC滤波无法提供极好的带外抑制。同时采用零中频架构实现的窄带通信系统，其输出信号频率会受1/f噪声影响，需要对1/f噪声进行处理。本文提出了基于CX9261射频收发器实现窄带通信系统方案。
器件功能 CX9261射频收发器集成低噪放、上/下混频器、多模滤波器、自动增益控制、直流偏移对消、功率强度检测、ADC/DAC、驱动放大器、电源管理、小数分频频率综合、逻辑控制、抽取/插值滤波、数字下变频和自动校准等功能，具有通用化设计、宽频带覆盖、宽窄带信号兼容、低功耗等特点。 器件通道1和通道2的工作频率范围为70MHz~2.7GHz，通道3工作频率范围为1.2GHz~1.8GHz，片内可调谐带宽为20kHz至60MHz。 器件的接收通道采用直接变频架构，由低噪声放大器、混频器、可编程增益放大器、带宽可变滤波器和高速高精度16位ADC组成。器件的接收通道具有校准功能，噪声系数小，镜像抑制性能高，有利于提高接收通道的射频性能，16位的ADC具有较大的动态范围。 器件的发射通道采用直接变频架构，由混频器、可编程增益放大器、带宽可变滤波器和高速高精度16位DAC组成。器件的发射通道同时具有本振泄露校准、IQ正交校准，能够很好的抑制本振泄露和镜像干扰，杂波抑制度高，射频性能优越。 器件的本振和时钟都采用小数分频PLL，能够更好的适合各种应用场景。同时器件还提供了外部本振的输入接口，有效降低多器件应用的相位偏差。 器件的供电为2.5V和1.3V，在2.7GHz频率、单收单发FDD模式下满功率工作条件下，功耗小于1W。 器件为塑封BGA289pin，15mm×15mm。 器件功能框图见图 1。
图1 CX9261射频收发器功能框图 性能分析 在窄带通信系统应用中，CX9261射频收发器的性能优势主要体现在低噪底、线性度和相位噪声等三个方面。
窄带通信方案 窄带通信方案如图3所示：CX9261射频收发器先将外部输入的模拟信号混频到ADC采样钟1/32（可选）的中频上，由于该中频信号远离零频，避免了1/f噪声影响，然后通过数字混频将信号二次变频到零中频，最后通过数字FIR滤波器滤除邻道干扰信号。 接收机链路设计要求如下：
图3 CX9261窄带通信系统架构 射频前端链路 当射频前端链路只有低噪声放大器时，此时需考虑低噪声放大器模块所需达到的线性度指标要求，射频前端链路见图4，链路预算见表2：
图4 CX9261射频前端匹配电路 系统链路预算如下：
表2 CX9261窄带通信接收链路指标预算 模拟增益控制 当接收链路增益为45dB~50dB时不会影响输入信号灵敏度，但如果输入信号或者干扰信号绝对能量过大时，则需要通过调整模拟链路增益来确保整个接收链路中不出现信号溢出。比如在模拟输入信号能量为-30dBm时，正常情况下为保证线性度需将接收链路的模拟增益调整为30dB左右，但此时如果该-30dBm的大能量信号为邻道干扰信号，则此时基带射频收发器就难以通过判断输入能量来调整模拟通道增益，因为此时邻道干扰信号已经污染了有用信号，但其本身被后级的数字滤波器滤除，导致基带电路无法通过计算其真实能量来调整模拟链路增益。 基于上述原因，CX9261射频收发器内部混频器输出内置有峰值检测模块，通过判断混频器的输出能量来实现对射频输入信号的能量检测，用户可通过CX9261射频收发器的GPIO接口来获取当前混频器的输出能量值，用于模拟链路增益的调整。峰值检测电路输出码字与混频器输出能量之间的真值表见表3：
表3 CX9261峰值检测模块输出真值表 在对信号动态范围要求很高的场景中，比如最大输入信号能量大于-15dBm时，系统需要将整个接收链路增益调整至20dB以下，此时就需要射频前端电路具备旁路功能。同时考虑到噪声和线性度的折中，可按下图的增益分配完成整个模拟通道的增益设置，最终将输入至ADC的输入调整至（-3~1）dBm，以实现最优的线性度，见图5所示。
图 5 高动态接收链路设计及增益调整表 性能测试 图6为偏离中心频率128kHz，信号输入能量为-90dBm，通道增益设置为30dB，没有干扰信号的情况下CX9261射频收发器接收通道的测试频谱图，I（Q）路信号输出信噪比为17.9dB，等效复数信噪比为20.9dB，SNR=85.65dBFS。
图 6 接收链路小信号输入测试 图7为偏离中心频率128kHz，信号输入能量为-90dBm，偏中心频率512kHz处有能量为-30dBm的干扰信号输入，通道增益设置为30dB情况下的CX9261接收通道的测试频谱图，I（Q）路信号输出信噪比为13.2dB，等效复数信噪比为16.2dB。
图 7 接收链路邻道干扰测试 结论 CX9261射频收发器通过合理的链路预算分配，确保射频链路工作在线性条件下，利用模拟低中频和数字零中频解决方案，避免1/f噪声影响，同时利用数字滤波器实现较强的窄带邻道干扰抑制能力。 概述 浙江省微波毫米波射频产业联盟旗下杭州城芯科技有限公司全正向研发的CX9261是一款宽带、高性能、多通道射频收发器，基于软件无线电理念设计，片内集成了射频收发器所需的RF、ADC/DAC以及数字上下变频等电路，极大地减少了射频链路设计的复杂度，系统集成度高。该射频收发器已广泛应用于智能终端、数据链以及毫微微蜂窝/微微蜂窝/微蜂窝基站等无线通信系统中。 随着以信息技术为核心的通信应用变革不断深入，多类信息应用终端逐渐增多，在日常生活、团队活动、抗震救灾等特殊行动中发挥了积极作用。杭州城芯科技有限公司自主研发的宽带多模射频收发芯片CX9261可为多模智能终端提供有效的硬件支撑，其工作频率、信号带宽与通道数量等参数独立可配，可以满足多模终端大部分应用场景，实现宽带、窄带、公网、专网等多种通信模式的并发工作，可极大简化多模通信终端的系统设计。 ✦ ✦  芯片概述 CX9261射频收发器集成低噪放、上/下混频器、多模滤波器、自动增益控制、直流偏移对消、功率强度检测、ADC/DAC、驱动放大器、电源管理、小数分频频率综合、逻辑控制、抽取/插值滤波、数字下变频和自动校准等功能，具有通用化设计、宽频带覆盖、宽窄带信号兼容、低功耗等特点。 图1 CX9261芯片实物图 ✦ 器件优良特性 CX9261芯片相对于其它SDR芯片来说，主要区别在于：收发通道数量的不同、片内本振的不同、片内ADC/DAC位宽不同、以及支持快速跳频，芯片内部功能框图如图2所示。 图2 CX9261射频收发器功能框图 特 性 ✦ · 通道数量特性 从CX9261芯片功能框图中可以看出，其内部具有三个接收通道和两个发射通道，其中通道1和通道2的工作频率范围为70MHz至2.7GHz，通道3工作频率范围为1.2GHz至1.8GHz，片内可调谐带宽为20kHz至60MHz。芯片通道支持外本振输入，工作模式支持TDD与FDD形式。 · 片内本振特性 芯片内部具有3个独立的接收本振RXPLL、2个独立的发射本振TXPLL、以及3个独立的基带本振BBPLL，所有本振都可以独立配置。上述设计使CX9261芯片片内5个射频收发通道的工作频率、带宽、采样率等功能都能进行独立的设置，为多模通信系统的设计提供了有效的硬件支撑。 · 片内ADC/DAC特性 CX9261芯片内部ADC/DAC内核采用16比特位宽设计，比其它采用12位ADC/DAC设计的零中频架构SDR芯片设计位宽多4比特，CX9261接收通道在25dB增益下噪底比12位SDR芯片低12dB，这意味着在大小信号并存时，CX9261芯片能检测小信号的能力比12位ADC设计的SDR芯片低12dB左右，具备更大的动态范围和抗干扰能力。 · 快速跳频功能 通过对CX9261片内PLL环路的优化，使芯片具备快速跳频的能力，频率稳定时间小于10μs。 图3 CX9261跳频频率稳定时间 ✦ 多模通信系统架构 CX9261用于多模通信系统框图如下所示： 图4 CX9261多模通信系统应用框图 信 道 ✦ · 信道1: 通过CX9261收发通道1实现，频率范围支持70~2700MHz，可调谐带宽为20kHz至60MHz，同时CX9261的收发通道1支持天通接口，具备天通通信能力。 · 信道2： 通过CX9261收发通道2实现，频率范围支持70~2700MHz，可调谐带宽为20kHz至60MHz，通过前级变频电路支持超短波电台应用。 · 信道3: 通过CX9261收发通道3实现，可以实现对北斗频率的接收。 上述系统应用方案充分利用了CX9261芯片三收两发通道的独立性，实现了天通、LTE、自组网、超短波电台、北斗等5种通信制式的软件自加载和并发通信，如表1。 表1 基于CX9261多模通信系统并发组合 ✦ CX9261性能测试 CX9261射频收发通道具备优良的信道指标，其典型EVM测试指标如下： 图 5 CX9261发射通道64QAM EVM测试指标 凡尘说：AD936X的国产化替代者，不管是反向，还是正向，或者是正反向结合，都的确借鉴了前者的设计，无论是架构上，还是具体的设计细节上。 城芯、地芯、奕斯伟，航天772，都是其中有一定影响力的代表。 其中，城芯借助国家科研资金的资助，郁老师也是行业翘楚。其产品是相当于国外器件的升级版本，对其中一部分功能和性能做了改进，譬如位宽等，众所周知，采样位宽是AD/DA的核心指标。 而地芯主要是民用市场的替代者，主要创始人有部分在国外。 航天772是传统的国家研究所，尤其是航天电子方面的专业单位。其方案是国外方案的平替。 奕斯伟，主要面对民用场景，目前成熟度相比地芯也是相差无几。 https://mp.weixin.qq.com/s/EFWbWTv5A23zNq_fbkmj5Ahttps://mp.weixin.qq.com/s/jnUtKnImKwJ-ehThmbpVGg官网：http://www./臻镭子公司城芯科技
城芯产品序列
选型参数表
高速跳频版本
https://.comzhihuzhuanlan./p/515842106 近几年，由于中美制裁的原因，芯片行业受影响，越来越多的国内公司在寻求国产替代。 最后我们顺便说一下国内的射频芯片及器件公司： 功放：55所，13所，华泰，远创达，英诺迅、唯捷创芯、米乐为等 55所，13所产品覆盖范围从短波到微波，产品覆盖LNA、pre-PA、PA 华泰产品主要为无线通信与商用通信，频率覆盖范围为超短波、L波段，对标的产品为NXP专网通信类功放与公网的LDMOS，出货的大客户是华为、国内对讲机厂商。 远创达产品对标的也是NXP，它主要对标NXP的全线类功放，包括LDMOS、GaN。 唯捷创芯这一类公司主要面对的客户是公网终端商用PA，客户主要为小米、oppo等国内手机厂商。 英诺迅的产品主要为5G、北斗、UV波段功放，它家产品的特点是高增益、集成度高、匹配少，产品类似于RFMD，对工程师比较友好。 米乐为这类公司国内较多，他们的主要客户为国内的军工厂家，产品为微波类为主，特点就是价高，出货量小。 滤波器：无锡好达，中讯四方 无锡好达是华为扶持的滤波器厂商，它的产品主要为公网频段，产品声表滤波器、双工器等。 中讯四方的产品主要为声表滤波器和大功率的腔体滤波器。 射频开关：13所，55所，雷迅科，卓胜微，唯捷创芯，华光瑞芯，西南集成。 13所和55所不必说，产品覆盖全，价格贵。 卓胜微，主要产品是射频开关与LNA，主攻领域为公网终端产品。 唯捷创芯，主要的产品方向与卓胜微相似，产品领域也相似，都是瞄准国内手机终端市场。 华光瑞芯的开关产品覆盖频段较宽，产品比较丰富。 西南集成的开关主要频段为L段以上，面向微波频段。 混频器：13所，55所，华光瑞芯，成都亚光、米乐为等。 由于消费类电子不采用混频器器件，所以混频器的厂家主要以国家队为主，国家队的混频器主要面向对象为电子对抗、雷达等微波产品方向，因此国内在低频UV频段的混频器产品非常少。 锁相环：13所，成都振芯，西南集成，博瑞集信、瑞盟科技。 西南集成的锁相环产品主要对标ADI的锁相环产品，集成内部VCO，使用简单。 博瑞集信目前仅有一款锁相环产品，频率最高至3G，对于使用频率没有太宽的设计来说比较友好。 成都振芯主要产品为DDS。 瑞盟科技的PLL是不带内部VCO的，它的产品主要对标是skyworks的PLL。瑞盟科技的产品特点就是做低价替代，pin-to-pin替代ADI、skyworks的一些产品，如果成本有控制，可以优先考虑。 Transceiver收发器：城芯 小无线通信、LORA这类消费类收发器国内有很多厂家，这里重点讲一下城芯的CX9261。AD9361虽然有很多缺陷，但是对于国内做Transceiver 厂家来说依然是无法超越的存在，所以国内做Transceiver 第一步都是对标AD9361，有正向研发的也有完全抄的。 CX9261的神奇之处在于它的顶层销售，CX9261最先使用就是国内军用通信领域，CX9261是在产品方案未定的时候被指定使用的，也就是说不管厂家用什么方案设计，但是必须用CX9261这一颗芯片！！这样的销售方式一下子打开了国内军用市场····· 出处：城芯官网 无人机通信研究室 |
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