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东芝高级Bluetooth®低功耗SoC采用紧凑式模块提供远程通信

2018年09月07日

东芝公司

东芝电子元件及存储装置株式会社

东京—世界正在步入一个无线通信时代,东芝集团对此功不可没。Bluetooth®已经成为各种应用连接的事实标准,比如无人机、耳机和无线音频、可穿戴技术和物联网中的智能标签。东芝公司和东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝电子元件及存储”)开发了兼容蓝牙5.0版本的系统芯片,实现了业界最紧凑和最强大的[1]模块。

Bluetooth® 5.0版标准的传输速度翻了一倍(2M PHY)并且扩大了通信范围(编码PHY)。东芝和东芝电子元件及存储在此基础上更进了一步,其SoC实现了长达600m的远程通信。

在Bluetooth® SoC中,通信范围取决于传输功率与接收器灵敏度之间的差值,即链路预算。 全新东芝SoC的链路预算是113dB(迄今为止最大值) [1],这是通信性能的关键。东芝也最大限度减小了模块尺寸,即将芯片外部元件数量减少到大约是其它相似产品的一半[2]

若想进一步提高无线连接性,只有实现更长的通信距离和更小的模块。为此,Bluetooth® SoC的开发者可以选择两条途径:一是增加电源电路和元件以提高电源电压,二是降低负载阻抗[3]。但这两条途径都是有利弊平衡条件的。第一条途径将增加模块尺寸,第二条途径将限制通信距离。

东芝和东芝电子元件及存储已开发了一种阻抗匹配技术,最大限度降低了这些利弊平衡条件。

目前的技术是通过降低发射器图像噪声频率的阻抗来提高接收器的灵敏度,从而使得图像噪声流向发射器侧。然而,SoC发射器输出功率的增加将阻止这种技术的运用。所以东芝和东芝电子元件及存储在变压器周围建立的阻抗电路接收器侧安装了噪声抑制滤波器。

通常,噪声抑制滤波器中使用的电感器会因寄生电阻而降低接收器的灵敏度。但是变压器可以具有更厚的线圈,比电感器更少的绕组,从而提高接收器的灵敏度。由于电感器和变压器都必须与其它电路隔离,变压器的尺寸仅比电感器大26%,而收发器的总体尺寸以及采用变压器的抑制滤波器的总体尺寸仅比采用电感器的大1%。

这就同时实现了远程通信和紧凑式模块。

东芝和东芝电子元件及存储在9月6日于德国德累斯顿举行的半导体器件国际会议ESSCIRC2018上介绍了这项全新的SoC技术。这个月,东芝电子元件及存储将启动Bluetooth®低功耗SoC的量产工作,该产品也集成了抑制谐波发射和提高功率放大器效率的新技术。

注:

[1] Bluetooth®低功耗SoC符合5.0版本。截止于2018年1月,东芝电子元件及存储装置株式会社的调查。

[2] 截止于2018年1月,东芝电子元件及存储装置株式会社的调查。

[3] 电路的有效电阻,产生于欧姆电阻和电抗的综合作用。低阻抗是指电流很容易流动。

*Bluetooth®是Bluetooth SIG公司的注册商标。   

*本文所提及的所有其它公司的名称、产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。

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