无源混频器(三星 SmartTag+ 和苹果AirTag UWB芯片拆解比较)

Posted 2023-05-28

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无源混频器(三星 SmartTag+ 和苹果AirTag UWB芯片拆解比较)

EETOP编译自techinsights

原文：

https://www.techinsights.com/blog/samsung-smarttag-apple-airtag-ultra-wide-band-device-comparison

与蓝牙一样，UWB 是一种短距离、低功耗、基于无线电的通信技术，其主要目的是用于位置发现和设备测距。但是，UWB 提供了许多不同的功能，例如快速可靠的文件共享功能和安全交易。

在这篇文章中，我们将分析一下三星EI-T7300 (SmartTag+) 中的NXP SR040 UWB 收发器处理器芯片。并与苹果AirTag UWB芯片做一下简单比较。

三星 EI-T7300 (SmartTag+)

NXP 的SR040 采用 QFN 封装，该封装由一个引线键合到引线框架的单个管芯组成。这些测量的关键尺寸以及观察到的晶体管特征表明，SR040 芯片使用的是台积电的 40 nm CMOS 工艺。

图 2. NXPSR040

SR040 芯片由一个 UWB 模拟前端收发器、几个电源管理电路、SRAM 存储器、一个 ARM CortexCPU 和GPIO 组成。

图 3. NXP SR040 裸片

让我们更深入地了解一下 UWB 模拟前端收发器。

图 4. UWB 模拟前端收发器

UWB 收发器可分为两半。在下半部分，我们找到射频信号路径，而射频和中频 PLL 在上半部分。接收器和发射器之间共享一个射频连接垫。

接收路径包括LNA及其输入匹配电路、RX正交下变频混频器、一对无源滤波器、一对由两个二级组成的有源滤波器，以及一对时间交错ADC，每个ADC包含逐次逼近子ADC。

发射路径包括由两个级联子DAC、上转换TX混频器、功率放大器和BALUN变压器组成的TX DAC。

RF PLL 包括相同的基于 LC 谐振回路的振荡器。接收器所需的正交相位在振荡器附近生成，并使用差分共面传输线发送到它们的目的地。发射器使用相同的两个相位之一。由于发射机的 IF 部分不是正交的，因此必须在 RF PLL 中生成相位调制，并将其施加在混频器中的信号上。RX ADC 和 TX DAC 的时钟在包含三级差分 CMOS 环形振荡器的 IF PLL 中生成。

图 5. 电路分析

现在让我们快速比较一下NXP SR040 UWB和苹果U1 (TMKA75 Die) UWB的功能，后者取自苹果AirTag。

除了这两种设备具有相似的裸片尺寸并且由台积电作为其代工厂这一事实之外，它们是非常不同的。例如，SR040 的 UWB 收发器和电源管理占据了 45% 的芯片面积，而苹果 U1 仅占 33%。在处理器和内存区域方面，SR040占37%，苹果U1占57%。SR040 的工艺为 40 nm，使用 8 个金属层形成，而 Apple U1 的工艺代为 16 nm，使用 13 个金属层形成。