CN1853354A - 具有堆叠单芯片结构的无线接收机 - Google Patents

具有堆叠单芯片结构的无线接收机 Download PDF

Info

Publication number
CN1853354A
CN1853354A CNA2004800268043A CN200480026804A CN1853354A CN 1853354 A CN1853354 A CN 1853354A CN A2004800268043 A CNA2004800268043 A CN A2004800268043A CN 200480026804 A CN200480026804 A CN 200480026804A CN 1853354 A CN1853354 A CN 1853354A
Authority
CN
China
Prior art keywords
receiver
signal
circuit
processor
tube core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004800268043A
Other languages
English (en)
Inventor
道格拉斯·许克
弗朗西斯·卡塞伊
杰弗里·克勒尔
杰弗里·奥格伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorola Solutions Inc
Original Assignee
Motorola Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorola Inc filed Critical Motorola Inc
Publication of CN1853354A publication Critical patent/CN1853354A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits
    • H04B1/26—Circuits for superheterodyne receivers
    • H04B1/28—Circuits for superheterodyne receivers the receiver comprising at least one semiconductor device having three or more electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/34—Power consumption
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/35—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain
    • G01S19/36—Constructional details or hardware or software details of the signal processing chain relating to the receiver frond end

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Superheterodyne Receivers (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

一种适用于全球定位系统(GPS)或其它射频(RF)应用的单片无线接收机(100)，其适宜包括混模集成电路和堆叠的存储器件。该混模集成电路适当地在公共管芯上包括数字部分(104)和模拟部分(106)。该模拟部分实现RF接收机电路，并且该数字部分包括与该RF接收机通信的信号处理器。该存储器件适当地与该集成电路通信，以存储该信号处理器的电子指令与数据。该单片接收机可方便地集成至便携电子设备，例如照相机、个人数字助(PDA)，便携电话等，以提供位置传感或其它RF功能。

Description

具有堆叠单芯片结构的无线接收机
技术领域
本发明主要涉及无线系统，例如全球定位系统(GPS)，并且更具体地，涉及具有堆叠单芯片结构的无线接收机。
背景技术
随着诸如无线电话、个人数字助理(PDA)、照相机、双向寻呼机等的便携式电子设备变得日益流行，制造商不断向这些产品增加新的特色。具体地，因为便携式电子设备实质上是地理移动的，所以消费者现在需要“基于位置的”特色服务，例如，定制地图、定制驾驶指引、紧急定位服务等，在许多通常携带的设备中这些服务并不可用。
近些年来，全球定位系统(GPS)广泛地用于提供基于位置的服务，例如位置跟踪。由美国国防部运营的GPS系统目前包括24颗位于地球同步轨道上的人造卫星，其不断地向地面上的接收机广播时间与位置信息。通过协调来自多个卫星的时间与位置信息，GPS接收机可准确地定位其在地球表面上的精确位置。GPS接收机可从许多供应商获得，包括伊利诺斯州Schaumburg的Motorola公司。
尽管当前可得到多种GPS部件和GPS支持设备，但在实际上，这些部件和设备中的许多较难集成至便携电话、PDA等，这是由于复杂性、尺寸、成本和许多GPS接收机中固有的其它限制造成的。因此，大多数电话、PDA和其它便携式设备目前不提供基于位置的特色服务。因此希望产生一种GPS接收机，其能够在单个紧凑型芯片或适用于便携设备的其它部件中实现。此外，希望产生一种无线接收机，可利用最小的技术风险、时间乃至市场和设计成本，将其集成至移动产品。另外，希望产生一种无线接收机，其在空间与电能消耗方面具有高的效率。进一步地，通过后面的本发明详细说明和所附权利要求，并结合附图与本发明的背景，本发明的其它希望的特征和特性将变得显而易见。
附图说明
下面，将结合后面的附图说明本发明。在附图中，相同的标号表示相同的元件，以及
图1为具有堆叠结构的示例RF接收机的框图；
图2为示例无线接收机的框图；
图3为示例RF接收机电路的电路图；
图4为示例时钟信号生成方案的逻辑框图；
图5为单片集成电路的示例管芯的侧视图；以及
图6为单片集成电路的示例管芯的透视图。
具体实施方式
本发明的下面详细说明实质上是示例性的，目的不是限制本发明或本发明的应用与使用。此外，不试图通过前述本发明背景中或下面附图详细说明中提供的任何理论限制本发明。
根据本发明的各种示例实施例，在单个微芯片或其它部件中提供一种无线接收机(或发射机，收发信机等)。这种接收机可容易地集成至移动产品中，例如电话、PDA、照相机等，因为该独立整装接收机并不依靠外部处理器、接收机电路等。例如，在GPS接收机的情况下，单芯片接收机允许移动设备容易地获得基于位置的信息，因此为该设备实现新的基于位置的特征。潜在的基于位置的特征包括时间戳与位置戳相片照相机、提供地图与实时导航的PDA和/或能够基于设备的位置定位朋友、家人、附近的餐馆与商店或其它感兴趣的点的E-911兼容移动电话等等。其它基于位置的服务包括产品标签应用，其允许对象确定它们在空间中的位置并可选地将该位置发送至中央服务器或其它接收机。
如同此处所使用，术语“无线设备”旨在包括任何类型的发射机、接收机、收发信机或能够发送、接收和/或处理射频(RF)信号的其它设备。尽管为了方便说明，此处讨论频繁地引用“接收机”，但要明白，多种类型的发射机、接收机、收发信机和/或其它无线设备可按照等效方式作用，或可包含等效电路、部件等。
在本发明的各种实施例中，单片无线接收机适宜包括混模集成电路，其在公共管芯上支持模拟与数字电路。可在与存储器件堆叠的结构中提供该管芯，该存储器件(例如，静态或动态随机存取存储器(RAM)、快闪存储器等)存储在公共管芯的数字部分中实现的处理器所使用的指令和/或数据。因此，可在公共芯片或其它封装中提供该管芯和存储器，以形成适用于GPS和/或其它无线系统的“片上接收机”。
现在参考图1，具有堆叠结构的示例接收机100适宜包括彼此堆叠(stack)在衬底110上的混模管芯(mixed-mode die)102和存储器108。管芯102支持实现接收机100的信号接收与处理功能的数字部分104和模拟部分106，而存储器108为数据和/或由在管芯102的数字部分104中实现的一个或多个处理器执行的指令提供存储。由于模拟部分106和数字部分104利用常规集成电路(IC)封装技术共享与存储器108堆叠的公共管芯，所以整个接收机100可容易地包含于单个部件或封装中。管芯102与存储器108的堆叠结构适当地推动了通常用于存储器堆叠和其它集成电路生产的组装与封装技术，以形成易于集成至例如电话、PDA、照相机等的其它设备的新型集成RF接收机。
衬底110为能够机械支撑管芯102和/或存储器108的任何支持部件。衬底110可为任何类型的电路板、封装衬底等，其可由塑料、陶瓷、金属或任何其它常规材料形成。衬底110适宜提供任意数量的地址引脚或球118，其提供至接收机100的外部电气接口。在一个实施例中，衬底110为常规的球栅阵列(BGA)衬底，例如具有0.8mm球心的64针7×7mm BGA封装，但是任何其它尺寸和类型的芯片形式(例如，“倒装芯片”(flip chip)、多芯片模块(MCM)，板上芯片(COB)等)可用于各种替换实施例中。在各种另外的实施例中，管芯102上的接口功能在适当时允许在不同尺寸的衬底110上形成接收机100的不同模型，而无需对管芯102进行大的改动。例如，接收机100的产品版本可在64针衬底上提供，而利用基本相同的管芯102的开发版本可在121针BGA封装(或任何其它衬底)上提供，以在编程和/或测试期间提供额外的功能。下面提供关于管芯102的接口功能的额外细节。
管芯102为任何类型的集成电路、芯片、晶片等，其能够支持数字与模拟功能。如下详细说明，管芯102的数字部分104和模拟部分106适当作用，以在单芯片上形成RF接收机。可利用任何常规的IC制造技术，由任何适当的半导体材料，例如硅、砷化镓等形成管芯102。在一个实施例中，利用从IBM公司(Armonk，New York)获得的0.25微米SiGe BiCMOS技术设计管芯102。在下面的图2-6中说明用于实现和隔离模拟部分106和数字部分104的各种技术。
存储器108为任何静态、动态、快闪或能够存储供管芯102上部件使用的数据和/或指令的其它数字存储器。在示例实施例中，存储器108为裸片静态随机存取存储器(SRAM)，其可从众多制造商获得，包括Samsung公司，Micron公司等，但在替换实施例中可使用任何其它类型的存储器108。存储器108可存储任意数量的数字信息，但在一个实施例中，存储器108为256k字节SRAM，其存在于Samsung公司的裸片结构中。通过堆叠存储器108与管芯102，可显著降低该接收机封装的整体尺寸，从而形成更小的接触面积并更易于集成至便携式设备。
管芯102和存储器108适当地彼此连接和/或利用任何适当的技术连接至衬底110。可利用接合线116、112和/或114直接接合各种部件，以允许接收机100的各种部件间的电能传输和信号通信。接合线112、114和/或116可由任何导电或光导材料制成(例如，铜、铝、金、银、玻璃等)，并可利用常规的管芯结合技术连接至管芯102、存储器108和/或衬底110。
在替换实施例中，图1中示出的各种部件可不同地组合或互连。例如，存储器108可在管芯102的数字部分104中实现，或者接收机100的其它地方。在又一实施例中，管芯102和存储器108通过衬底110上的封装引脚118彼此电气接合。此外，额外的部件可堆叠至管芯102和/或存储器108。这些实施例可在适当时包括多个存储器(例如，SRAM和快闪存储器)、多个管芯(提供GPS接收机的第一管芯和提供蓝牙或其它RF器件的第二管芯)或其它器件(例如，表面声波(SAW)或其它滤波器、晶体振荡器等)。
在操作中，接收机100适宜在调谐至接收机100的适当频率的天线(图2中所示)处接收射频(RF)信号。在示例实施例中，接收机100为调谐至约为1575.42 MHz的L1 GPS频率的GPS接收机，但替换实施例可调谐至L2 GPS(1227.6 MHz)、蓝牙、Wi-Fi、无线电话或其它RF频率，或者可对应多个信号频率。在天线处接收的信号提供至管芯102的模拟部分106中的RF接收机电路，在此处将信号从载波频率解调，以在中频(IF)提取信号数据。该解调的IF信号可提供至管芯102的数字部分104中的信号获取模块(例如，GPS获取模块(GAM))，以进一步从该信号中提取GPS或其它适当的信息。可在微处理器、控制器或数字部分104中存在的其它处理器进一步处理该提取的信息，以通过信号引脚118向外部设备(例如，PDA、电话、照相机)提供有关的输出信息。如下详述，由RF获取模块、数字处理器和/或数字部分104中的任何其它部件处理的数字指令和/或数据可存储在存储器108中。
现在参考图2，示例接收机200适宜包括模拟接收机电路106、获取模块204和处理器216，它们通过系统总线207彼此通信，并与存储器108通信。接收机200还在适当时包括任意数量的外设和/或输入/输出模块，例如中断控制器218、引导模块210、异步发送/接收机(UART)212和/或接口模块214。通常来讲，接收机电路106从天线205适当地接收RF信号，并且使用由合成器208产生的基准时钟信号解调该接收信号，以产生通过数控振荡器(DCO)202和总线207提供至获取模块204的IF信号。获取模块204从该IF信号适当地提取数据(例如，GPS位置和/或时间信息，并且通过总线207向处理器206提供该提取的数据，以提取可能经由接口模块214提供至外部主机或设备的数据。
仅出于解释的目的，将图2中显示的和此处说明的各种模块分组。在许多实际的实施例中，这里列出的各种模块、功能和特征可按照任何方式在物理上和/或逻辑上排列。例如，由接收机200执行的信号处理功能可按照任何方式分布于DCO 202、获取模块204和/或处理器216间，或由它们共享。在替换但是等效的实施例中，模数转换、从IF信号提取数据和/或提取数据的处理因此可按照任何方式结合至不同于此处说明的一个或多个处理器模块。类似地，可按照任何方式忽略、修改或增强各种I/O和外设特征。
处理器216为任何电路、器件和/或模块，其能够控制接收机200、处理经由天线205接收的数据和/或向诸如电话、PDA等的外部设备提供数据。在各种实施例中，处理器216可为任何类型的微处理器、控制器、数字信号处理器、可编程门阵列等，其能够执行此处说明的各种功能。处理器216可利用根据例如ARM有限公司(Sunnyvale，California)发布的ARM规范而产生的微处理器电路实现。可从众多供应商获得各种ARM处理器，包括可从Motorola半导体产品部门(Austin，Texas)获得的ARM7TDMI处理器模块，但是任何其它类型的处理器可用于各种替换实施例中。
处理器216经由模块214适当地连接至系统总线207。接口模块214在适当时包括时钟发生器230、外部接口232、一个或多个寄存器234、地址解码器236和/或总线控制器238。接口寄存器234适宜利用常规的处理技术向和从处理器216传输数据233。类似地，地址解码器236翻译由处理器216产生的地址信息，以在处理器216和连接至总线207的各种数字模块间传输数据。
时钟发生器230适当地与晶体或其它振荡信号源(未示出)通信，以产生提供至接收机200中一个或多个数字部件的时钟信号(mclk)215。例如，可作为系统总线207的一部分，或者单独提供时钟信号215。在各种实施例中，时钟发生器230响应来自处理器216的状态命令，以产生适用于接收机200操作模式频率的时钟信号。例如，当模拟部分106未激活时，接收机200的计算需求较低；因此可在此期间以较低频率提供时钟信号215，以节约电力。类似地，当提供额外功率或当希望额外的处理带宽时，可增加时钟信号215的频率。下面结合图4提供关于时钟发生器电路230的额外细节。
外部接口模块214经由信号引脚118(图1)适宜向便携设备或其它外部主机提供接口。接口模块214包括适当的定时与锁存电路，以实现至外部设备的外部数据和/或地址总线。在各种实施例中，接口模块214是操作者可配置的(例如，通过跳线、软件控制等)，以与多个封装通信，如上简述。在这些实施例中，可为任意数量的信号引脚118提供接口焊盘等，而仅有用于那些所选的封装的焊盘激活。在这些实施例中，单芯片设计可用于产生仅在封装方面不同的产品开发版和用户版；也就是，在最终用户配置中提供的相同芯片可容易地在开发版本中获得，其支持额外的接口引脚118，用于寻址、编程、测试等，而仅需要很小的改动。
总线控制器238在适当时适宜控制并调节系统总线207上的数据流量。系统总线207为任何串行、并行或其它传导方案，其允许数字部分204中各种数字部件间的数据传输。在示例实施例中，系统总线为内部总线(IBUS)，其包括任意数量的用于数据与地址信息以及控制信号(例如，mclk信号215)的传导器。在示例实施例中，系统总线207为16位总线，但任何8位、16位、32位或其它总线结构可用于替换实施例中。通常，每一数字部件经由FPGA或其它适当的接口电路与系统总线207相连。在各种实施例中，每一部件响应系统总线207中mclk信号215和/或控制信号的上升或下降沿，以辅助隔离模拟部分106与数字部分104，如下详述。
处理器216还在适当时与中断控制器218互操作。中断控制器218适宜在适当时向处理器216提供中断请求(IRQ)信号240，以处理来自在系统总线207上发送的各种数字部件的中断数据。在替换实施例中，中断控制器218的功能与总线控制器238的功能组合在一起。
如上简述，获取模块204(在图2中示出为GPS获取模块(GAM))适宜通过从模拟电路206接收的解调信号中提取数字信号。例如，在GPS实施例中，GAM 204适宜接收由接收机电路106提供的IF信号的数字表示，并从该采样信号中提取GPS数据(例如，位置和/或时间)。可利用常规的数字信号处理电路与技术实现各种获取模块。适用于GPS接收机的获取模块的一个示例在美国专利No.6,583,758中说明，但是在替换实施例中可使用其它获取电路或者模块。
可在接收机200的数字部分中实现各种其它电路和/或模块。例如，图2显示引导电路200和异步串行接口212，其分别提供引导阶段功能和至处理器216的可编程接口。引导电路210通常包括在加电时(或者当接收机处于“发现模式”时)查询串行接口和/或其它I/O模块的逻辑门阵列，以识别连接至接收机200的设备，并且为这些设备确定合适的接口技术。类似地，UART 212提供至处理器216的接口，其在适当时允许经由串行或并行数据连接等从存储器108将防火墙或其它可执行代码下载至处理器216和/或其它部件。在接收机200中提供的其它部件包括定时器电路、“每秒一个脉冲”电路等。接收机200还可包括系统总线207与存储器108间的另一总线接口，以实现处理器216和/或获取模块204数据和指令的方便存储与检索。
接收机100的模拟部分106适宜向在天线205处接收的信号提供“前端”。也就是，模拟部分106包含RF接收机电路，其利用由合成器208提供的基准信号解调接收的信号，以产生可数字化提供至获取模块204的IF信号。下面结合图3详细地说明接收机200的模拟部分106。
各种数字模块(其对应于图1中的数字部分104)与模拟接收机电路106间的连接可适当地由在适当时提供信号掩蔽/消隐的自动电平控制电路(ALC)206、生成电路106时钟信号的分数分频合成器208以及数控振荡器(DCO)202等提供。ALC电路206为能够过滤模拟电路106的输出以防止带外信号的任何电路。ALC电路206还向模拟电路提供“消隐”功能，以“消除”或抵消来自天线205的任何伪信号，因此有效地重置模拟电路106。ALC电路206在适当时经由系统总线207从处理器218(应为“216”)接收控制信号。示例ALC电路与示例消隐技术在2003年6月2日提交的题为“Detection and Reductionof Periodic Jamming Signals in GPS Receivers and Methods Therefor”的美国专利申请No.10/452,753中提供。分数分频合成器208为能够产生适当的模拟部分106时钟信号的任何电路或器件。在示例实施例中，合成器208包括提供从约12MHz至约26MHz的各种频率的晶体和电路，但在替换实施例中，可提供其它频率和电路。
然后，在操作中，接收机200适宜接收、处理并且提取来自在天线205处接收的信号的信息。这些信号在模拟RF接收机电路106解调，并经由总线207提供至获取模块204。从该解调的信号提取的数据经由总线207提供至处理器216，其经由接口模块214向便携设备或其它主机提供数字输出。因此，在公共管芯202(图1)上提供了模拟和数字功能，从而产生紧凑的、但全功能的接收机200。
由与主机设备关联的微控制器控制的一种GPS接收机在美国专利No.6,359,753中显示。然而在实际中，难于集成数字部分104与模拟部分106的全部处理功能，以在单个封装中产生真正的集成无线器件。具体地，对于处理器216、获取模块204与各种其它数字模块产生的大量高频时钟信号已经表现出对管芯模拟部分的干扰。由于现在在公共管芯上提供这两个电路，因而由模拟部分106中伪数字信号产生的噪声通常对于RF信号将导致不希望的灵敏度降低。然而，已经确定了几种技术，显著地降低了由数字部分104引起的伪信号数量，因此使在公共管芯上实现数字与模拟电路的完全集成成为可能。这些技术中的某些包括利用共模抑制技术、利用分组支持(Block-enabled)滤波以及对于管芯102机械设计的各种修改。此外，可布置管芯102的物理布局，使得产生最高电平噪声的数字电路(例如，I/O接口、存储器接口等)在数字部分104中间隔排列，尽可能地远离模拟部分106。下面讨论各种噪声降低和/或隔离技术。
下面参考图3，模拟部分106中的示例RF接收机电路适宜包括一个或多个放大器304、308和314，混合器310，振荡电路334以及包括模数转换器(ADC)318的输出级。从天线205接收的信号适当地由低噪放大器304放大，并提供至带通滤波器306，调谐其以通过目标载波频率(例如，1575.42MHz的GPS L1频率)附近频带中的信号。由于接收的RF信号可能非常微弱(例如，室内接收的GPS信号)，放大器340通常为接收信号提供约20dB的增益，以提高接收机电路106的灵敏度。该经放大与滤波的信号然后提供至混合级，其包括可变增益放大器308、模拟混合器310以及一个或多个频率整形滤波器314和/或放大器312、316。如图3中所示，可在全部或部分模拟部分106中以不同的方式处理模拟信号。由于来自数字部分(图1)的伪噪声通常大约相等地渗入不同信号的两侧，因而不同信号的比较适当地补偿了采用常规共模抑制技术的噪声。
在适当时处理从滤波器306发出的差分信号，以产生可由获取模块204(图2)发送并进一步处理的IF信号。在图3示出的示例实施例中，利用可变增益放大器308将该信号放大至希望的电平，该放大器根据来自模拟部分106的输出的反馈调整其增益。该放大的信号与来自振荡器电路334的适当信号混合，以从其载波解调该接收信号。振荡器电路334可为任何电路，其能够从分数分频合成器208接收输入信号并能够处理该信号，以在混合器310产生适当的解调信号309，并且/或者为ADC 318产生适当的时钟信号311。在图3所示的实施例中，振荡器电路334在适当时适宜向ADC 318产生约为1570MHz的振荡信号309，以及约为16MHz的时钟信号，但是用于产生各种频率的实际频率和技术将根据实施例显著变化。
由混合器310产生的解调/混合信号由滤波器314适当地滤波，并由放大器312和/或316放大，以进一步将该IF信号成形为希望的波形。为了进一步降低来自管芯102数字部分104的伪噪声的作用，一个或多个放大器308、312和/或316可包括分组支持的滤波器330，其示出为连接至图3中放大器316的差分输入之一。每一分组支持的滤波器适宜包括电容器或能够从放大器输入中消除高频噪声的其它元件。尽管在图3中示出为单个电容器，但实际的滤波器可包括任意数量的能够过滤伪信号的并联和/或电阻性、电容性和/或电感性元件。滤波器330在电气上可位于模拟放大器和传导元件332之间，该元件连接至处理器216或数字部分104上的其它电路，以有效地为高频信号形成短路，因此，防止这些信号在模拟部分106中放大。因此调谐滤波器330，以消除由数字部分106中的时钟信号等导致的伪信号和这些信号的谐波。
经处理的模拟IF信号由ADC 318转换为数字等效。ADC 318可为任何类型的模数转换器，例如具有任何分辨率水平(例如，4位、8位等)的流水线型转换器等。该数字等效信号通常经由数控振荡器202提供至获取模块204(图2)，其利用锁相环或延迟锁定环等同步模拟部分106的数字输出。来自ADC 318的数字输出可由电平控制电路206处理，以提供消隐和/或电平控制功能，如上所述。在这些实施例中，ALC 206的数字输出通常由模拟部分106上的数模转换器(DAC)转换为模拟等效信号，并且产生的经转换的模拟信号用作可变增益放大器308的控制输入。
因此，模拟部分106适宜接收、解调并且转换在天线205处接收的模拟信号。通过利用差分信号和/或分组支持滤波器330，可适当地降低来自数字部分104的伪噪声。然而，图3所示的电路仅仅是示例性的，可在大量的等效实施例中使用具有任意数量的替换或附加部件的替换GPS或RF前端电路。
通过调整在数字部分104中传播的各种时钟信号，可进一步降低数字噪声对于模拟部分106的影响，使得这些信号和这些信号的谐波均不存在于由模拟电路106处理的频带内。例如，在处理L1 GPS信号的接收机中，接收机200主要处理频率约为1575.42MHz左右，正负约10MHz的输入信号。此频带可主要由滤波器306，或模拟电路106的任何其它部件限定。通过将数字基带时钟信号及其谐波设计为落入此范围之外，可从模拟电路106有效地滤除由这些时钟信号引起的伪噪声。可通过多种技术在数字部分104中调整时钟信号。例如，通过利用对较低边沿速率敏感的逻辑门，可有效地降低噪声。
类似地，可选择这些时钟信号本身使它们位于目标模拟频带之外，如上所述。现在参考图4，产生具有各种频率的时钟信号215的示例电路400适宜包括一个或多个信号分频器电路410、412，一个或多个同步电路404、406以及同步复用器402。分频电路410、412适宜从晶体或其它基准源(ref_src_clk)和/或从获取模块(gam_src_clk)等接收时钟输入。可分频或另外调整这些信号，以响应从处理器216、获取模块204、时钟发生器230和/或其它到分频器410、412的适当源接收的分频选择(ref_clk_div_sel和gam_clk_div_sel)信号。电路400还接收从内部或外部提供的低频率源时钟信号(low_ref_src_clk)，该时钟信号提供至复用控制器408。在示例实施例中，从实时时钟振荡器接收低频率源时钟信号，其频率约为32.768KHz，但在替换实施例中可使用其它源和频率。
复用控制器408适当地向复用器402提供单比特或多比特控制信号，以在mclk信号线215上放置适当的时钟信号。来自控制器408的一个或多个输出还可提供至同步电路404、406，其适宜在适当时将分频器412、410的输出(分别)与低频率基准时钟信号同步。在示例实施例中，同步电路404、406为常规的触发器或锁存器电路。同步复用器402适宜在低频率源信号、分频器410、412的输出和同步电路404、406的输出间选择，以在mclk线215上放置合适的输出时钟信号。在示例的正常工作模式期间，处理器216通常工作于约14MHz的速度，并且获取模块204工作于约70MHz的时钟速度，但在替换实施例中可使用其它值。此外，可在适当时作为一个或多个外部提供的信号的函数而产生系统时钟215或任何其它时钟信号。例如，可结合电路400提供这样的功能，或者还可通过时钟发生器230、DCO 202等(图2)提供。在示例实施例中，DCO 202中的一个或多个开关可用于提供各种外部施加的时钟信号间的切换。
电路400还可用于选择正常工作期间的高频时钟信号和/或低功率工作的低频时钟信号。通过使接收机200(图2)工作于低频基准速率(例如，约32.768KHz)，处理器216工作于较低速率，从而节约电力。在处理器216工作于低基准速率时，还可输入常规的“休眠模式”，从而进一步节约电力。通过向处理器216提供适当的中断信号，或者通过任何其它技术，利用加速mclk信号215可使处理器216退出休眠模式。在另一实施例中，通过高度同步的门设计，其允许数字电路即使在时钟信号降低或停止时也可以保留它们的值，可产生非重置休眠模式，因此无需在进入休眠模式前存储数据并在退出休眠模式后重新加载数据。
用于防止数字部分104上的信号在模拟部分106中产生噪声的其它技术包括改善管芯102的空间布局。如上简述，在数字部分104中产生大部分噪声的模块可物理地位于管芯102之上，尽量远离模拟部分106。此外，通过接地槽和/或数字部分104周围的法拉第箱(Faradaycage)可提供额外的物理隔离。现在参考图5，示例管芯102适宜包括在数字部分104和模拟部分106间形成的槽504。可利用任何常规技术(例如，锯、蚀刻等)形成槽504，并用诸如金、银、铝、铜等的传导材料填充。在另一实施例中，槽504连接至管芯102上的电气地，以进一步吸纳由槽504吸收的伪信号。槽504适当地延伸至管芯102的大部分，但不穿透，以尽可能多地阻止信号进入管芯102的模拟部分106。现在参考图6，通过在数字部分104的至少一部分周围形成法拉第箱，可进一步隔离在数字部分104中传播的信号。例如，可通过溅射、淀积或在数字部分104外表面上形成传导区604来产生法拉第箱。这些传导区604可由铝、铜、金、银、合金或任何其它传导材料形成。尽管在图6中将传导区604示为“板形”，但替换实施例可在适当时采用栅格、网状或其它图案。
通过利用此处说明的各种技术，用于RF/GPS接收机的模拟和数字电路可集成至公共混模管芯102中，而不牺牲接收机的性能。通过将该混模管芯102与SRAM或其它存储器108以堆叠结构放置，甚至可将该接收机制作得更加紧凑。因此，此处说明的信号隔离技术允许利用堆叠的单芯片结构形成完整的RF/GPS接收机。这种紧凑型设计易于集成至各种便携电子设备和其它产品中，以实现任意数量的增强功能，包括基于位置的服务等。
尽管在本发明的前述详细说明中提供了至少一个示例实施例，但应当明白，存在大量的变形和等效。例如，尽管此处参考GPS接收机说明本发明的某些方面，但此处公开的概念可容易地适用于等效的电路和设备，例如发射机、收发信机和/或可用于RF或其它无线通信，包括蓝牙、Wi-Fi、无线电话等的接收机。应当明白，此处包含的实施例仅为示例，目的不是以任何方式限制本发明的范围、应用或配置。相反，前述详细说明为实现本发明的示例实施例提供方便的指导。对在任何示例实施例中说明的元件的功能与配置可进行各种修改，而不脱离由所附权利要求及其合法等效表示的本发明的范围。

Claims (9)

1.一种单片无线器件，该无线器件包括：
在公共管芯上具有数字部分与模拟部分的混模集成电路，其中所述模拟部分包括射频(RF)接收机电路，并且其中，所述数字部分包括与该RF接收机电路通信的信号处理器；以及
与所述混模集成电路进行电子通信的存储器件，其中，该存储器件配置为存储所述信号处理器的电子指令与数据。
2.权利要求1所述的无线器件，其中，所述RF接收机电路工作于一频带之内，并且其中，所述数字部分包括具有提供至所述信号处理器的时钟频率的时钟信号。
3.权利要求5所述的无线器件，其中，配置所述时钟频率，使得该时钟频率及该时钟频率的任何谐波均不处于所述频带之内。
4.权利要求6所述的无线器件，其中，所述RF接收机电路包括滤波器，调谐该滤波器以从在模拟部分内传播的模拟信号中消除所述时钟频率的谐波。
5.一种用于全球定位系统(GPS)的单片接收机，该接收机包括：
衬底；
连接至该衬底并在公共管芯上具有数字部分与模拟部分的混模集成电路，其中，所述模拟部分包括工作于一频带的RF接收机电路，并且其中，所述数字部分包括与所述RF接收机电路通信的信号处理器，其中，所述数字部分包括具有提供至所述信号处理器的时钟频率的时钟信号，并且其中，选择所述时钟频率，使得该时钟频率或该时钟频率的任何谐波均不处于所述频带内；以及
相对于所述衬底与所述混模集成电路堆叠，并配置为与该混模集成电路进行电子通信的存储器件，其中，配置该存储器件以存储所述信号处理器的电子指令与数据。
6.一种在公共管芯上形成的与天线通信的无线接收机，该无线接收机包括：
安置在所述公共管芯上的系统总线；
与该系统总线相连的模拟部分，其包括配置为从天线接收模拟信号并提供该模拟信号的数字表示的射频(RF)接收机电路；
配置为经由所述系统总线与该RF接收机电路通信并因此接收所述模拟信号的所述数字表示的获取模块，其中，该获取模块进一步配置为处理所述数字表示，以因此从所述模拟信号提取数据；
连接至所述系统总线的处理器，其中，该处理器配置为控制所述RF接收机与所述获取模块，并且处理来自所述获取模块的数据，以因此提供所述无线接收机的输出。
7.权利要求6所述的无线接收机，进一步包括自动电平控制(ALC)模块，其将所述模拟部分连接至所述系统总线，其中，该ALC模块配置为向所述RF接收机提供消隐与电平控制，以响应经由所述系统总线从所述处理器接收的信号。
8.权利要求6所述的无线接收机，进一步包括时钟发生电路，其配置为作为多个外部基准中所选的一个的函数，产生所述处理器和所述获取模块的系统时钟信号。
9.一种与存储器堆叠并电气连接至天线的无线接收机的单片管芯，该单片管芯包括：
安置在所述管芯上的系统总线；
与该系统总线相连的模拟部分，其包括配置为从天线接收模拟信号并提供该模拟信号的数字表示的射频(RF)接收机电路；
配置为经由所述系统总线与该RF接收机电路通信并因此接收所述模拟信号的所述数字表示的获取模块，其中，该获取模块进一步配置为处理所述数字表示，以因此从所述模拟信号提取数据；
连接至所述系统总线的处理器，其中，该处理器配置为控制所述RF接收机与所述获取模块，并且处理来自所述获取模块的数据，以因此提供所述无线接收机的输出。
CNA2004800268043A 2003-09-17 2004-09-09 具有堆叠单芯片结构的无线接收机 Pending CN1853354A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/665,954 2003-09-17
US10/665,954 US6952573B2 (en) 2003-09-17 2003-09-17 Wireless receiver with stacked, single chip architecture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1853354A true CN1853354A (zh) 2006-10-25

Family

ID=34274693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2004800268043A Pending CN1853354A (zh) 2003-09-17 2004-09-09 具有堆叠单芯片结构的无线接收机

Country Status (9)

Country Link
US (1) US6952573B2 (zh)
EP (1) EP1665555B1 (zh)
JP (1) JP2007506363A (zh)
KR (1) KR100805090B1 (zh)
CN (1) CN1853354A (zh)
BR (1) BRPI0414452A (zh)
CA (1) CA2538610C (zh)
MX (1) MXPA06003114A (zh)
WO (1) WO2005029718A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111183553A (zh) * 2018-01-30 2020-05-19 阿塞尔桑电子工业及贸易股份公司 芯片结构
US12003045B2 (en) 2021-10-20 2024-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless interconnect for high rate data transfer

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7626958B2 (en) * 2002-12-05 2009-12-01 The Boeing Company Serial port multiplexing protocol
TWM262853U (en) * 2004-09-07 2005-04-21 Inpaq Technology Co Ltd Integrated active satellite antenna module
US7502625B2 (en) * 2005-01-20 2009-03-10 Skyworks Solutions, Inc. Integrated multi-band transceiver for use in mobile communication device
GB2422484B (en) * 2005-01-21 2006-12-06 Artimi Ltd Integrated circuit die connection methods and apparatus
US20080288673A1 (en) * 2005-11-02 2008-11-20 Nxp B.V. System-on-Chip Apparatus with Time Shareable Memory and Method for Operating Such an Apparatus
JP4534962B2 (ja) * 2005-11-16 2010-09-01 ソニー株式会社 情報記録装置、非接触記録メディア及びその記録方法
US7352602B2 (en) * 2005-12-30 2008-04-01 Micron Technology, Inc. Configurable inputs and outputs for memory stacking system and method
US20070231970A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Tsuyoshi Fukuo Cured mold compound spacer for stacked-die package
US8326242B2 (en) * 2006-12-20 2012-12-04 Broadcom Corporation On-chip power management for a mobile communication device and method for use therewith
CN101473545A (zh) * 2007-02-16 2009-07-01 松下电器产业株式会社 多频道无线信号处理集成电路
US8351982B2 (en) * 2007-05-23 2013-01-08 Broadcom Corporation Fully integrated RF transceiver integrated circuit
US7743177B2 (en) * 2007-06-29 2010-06-22 Sirf Technology Holdings, Inc. High sensitivity global navigation satellite system (GNSS) receiver platform having DMA controller for transferring between internal and external memory
US8005444B2 (en) * 2007-08-02 2011-08-23 Broadcom Corporation Multiple die integrated circuit assembly
JP4569609B2 (ja) 2007-08-22 2010-10-27 株式会社デンソー 無線受信装置
US8106505B2 (en) * 2007-10-31 2012-01-31 International Business Machines Corporation Assembly including plural through wafer vias, method of cooling the assembly and method of fabricating the assembly
US8250441B2 (en) 2007-12-11 2012-08-21 Wi-Lan Inc. Outer coding framework for application packet error rate minimization
US8145171B2 (en) * 2008-10-08 2012-03-27 Qualcomm Incorporated Clock clean-up phase-locked loop (PLL)
US8224279B2 (en) 2009-12-18 2012-07-17 Silicon Laboratories, Inc. Radio frequency (RF) receiver with dynamic frequency planning and method therefor
US8874060B2 (en) * 2009-12-18 2014-10-28 Silicon Laboratories Inc. Radio frequency (RF) receiver with frequency planning and method therefor
US8736306B2 (en) * 2011-08-04 2014-05-27 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods of communicating differential serial signals including charge injection
WO2014165994A1 (en) * 2013-04-09 2014-10-16 Sierra Wireless, Inc. Integrated radio communication module
US10228469B2 (en) * 2014-02-24 2019-03-12 Sony Semiconductor Solutions Corporation Reception device
JP2021501543A (ja) * 2017-10-30 2021-01-14 ビーエイイー・システムズ・インフォメーション・アンド・エレクトロニック・システムズ・インテグレイション・インコーポレーテッド デュアルバンドｇｐｓ／ｉｆｆアンテナ
EP3959717A4 (en) * 2019-04-23 2023-05-31 Arbor Company LLLP SYSTEMS AND METHODS FOR RECONFIGURING DUAL FUNCTION CELL ARRANGEMENTS
US10782759B1 (en) 2019-04-23 2020-09-22 Arbor Company, Lllp Systems and methods for integrating batteries with stacked integrated circuit die elements
US10802735B1 (en) 2019-04-23 2020-10-13 Arbor Company, Lllp Systems and methods for reconfiguring dual-function cell arrays
JP7402357B2 (ja) 2020-06-29 2023-12-20 アーバー・カンパニー・エルエルエルピイ プロセッサ非依存５Ｇモデムを有する３Ｄダイ・スタッキングの再構成可能プロセッサ・モジュールを使用するモバイルＩｏＴエッジ・デバイス

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4616146A (en) 1984-09-04 1986-10-07 Motorola, Inc. BI-CMOS driver circuit
US4948991A (en) 1988-11-03 1990-08-14 Motorola Inc. Load controlled ECL transient driver
US5006486A (en) 1990-01-29 1991-04-09 Motorola, Inc. Direct contact TAB method
US5120998A (en) 1991-03-04 1992-06-09 Motorola, Inc. Source terminated transmission line driver
EP0510993A3 (en) 1991-04-26 1994-11-23 Motorola Inc Characterization of sequential circuits
US5283753A (en) 1991-07-25 1994-02-01 Motorola, Inc. Firm function block for a programmable block architected heterogeneous integrated circuit
US5155390A (en) 1991-07-25 1992-10-13 Motorola, Inc. Programmable block architected heterogeneous integrated circuit
US5359535A (en) 1992-05-04 1994-10-25 Motorola, Inc. Method for optimization of digital circuit delays
US5339459A (en) * 1992-12-03 1994-08-16 Motorola, Inc. High speed sample and hold circuit and radio constructed therewith
FR2701153B1 (fr) 1993-02-02 1995-04-07 Matra Marconi Space France Composant et module de mémoire à semi-conducteur.
JP3339123B2 (ja) 1993-08-24 2002-10-28 ソニー株式会社 録画情報記録方法
US5440249A (en) 1994-05-03 1995-08-08 Motorola, Inc. Voltage level translator circuit with cascoded output transistors
JPH0969047A (ja) 1995-09-01 1997-03-11 Sony Corp Ｒｉｓｃ型マイクロプロセッサおよび情報処理装置
US5917362A (en) * 1996-01-29 1999-06-29 Sony Corporation Switching circuit
US6055478A (en) 1997-10-30 2000-04-25 Sony Corporation Integrated vehicle navigation, communications and entertainment system
EP1094619A2 (en) 1999-10-20 2001-04-25 Sony Corporation Signal receiving apparatus for global positioning system and mobile communication system
US6754509B1 (en) * 1999-12-30 2004-06-22 Qualcomm, Incorporated Mobile communication device having dual micro processor architecture with shared digital signal processor and shared memory
JP4292442B2 (ja) 2000-01-31 2009-07-08 ソニー株式会社 全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末
US6369753B1 (en) 2000-08-22 2002-04-09 Motorola, Inc. Host-independent monolithic integrated circuit for RF downconversion and digital signal processing of GPS signals
US6583758B2 (en) 2001-02-22 2003-06-24 Motorola, Inc. Memory reduction method for a DSP-based GPS processor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111183553A (zh) * 2018-01-30 2020-05-19 阿塞尔桑电子工业及贸易股份公司 芯片结构
US12003045B2 (en) 2021-10-20 2024-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless interconnect for high rate data transfer

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA06003114A (es) 2006-06-20
BRPI0414452A (pt) 2006-11-14
KR100805090B1 (ko) 2008-02-20
EP1665555A1 (en) 2006-06-07
WO2005029718A1 (en) 2005-03-31
US20050059377A1 (en) 2005-03-17
EP1665555B1 (en) 2018-12-05
CA2538610A1 (en) 2005-03-31
KR20060064677A (ko) 2006-06-13
JP2007506363A (ja) 2007-03-15
US6952573B2 (en) 2005-10-04
EP1665555A4 (en) 2013-07-10
CA2538610C (en) 2010-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1853354A (zh) 具有堆叠单芯片结构的无线接收机
US9418985B2 (en) Complete system-on-chip (SOC) using monolithic three dimensional (3D) integrated circuit (IC) (3DIC) technology
CN100409029C (zh) 用于全球定位系统的接口
JP2001514807A (ja) 情報を通信する方法及び装置
CN101055309A (zh) 导航卫星信号的可配置通用射频处理方法和系统
Zhang Antenna-in-package technology: Its early development [historical corner]
CN115004560B (zh) 阻抗匹配收发器
EP2223143A2 (en) Gnss signal processor
CN105048091A (zh) 多天线卫星定位接收系统
WO2022077390A1 (zh) 一种卫星信号处理方法及卫星定位装置
CN101213471B (zh) 用于为组合的导频和数据信号跟踪提供优化接收机架构的系统和方法
CN101783701A (zh) 北斗一号卫星导航系统射频接收机
JP2005507582A (ja) 低電力ｒｆ受信器の無線周波数信号周波数変換デバイス
CN106025503A (zh) 移动终端的全球导航卫星系统gnss天线系统、移动终端及电子设备
CN202182944U (zh) 卫星导航兼容型接收模块
Langley The evolution of the GPS receiver
CN201600457U (zh) 北斗一号卫星导航系统射频接收机
CN105530008B (zh) 接收机锁频环锁频方法及装置
CN219496682U (zh) 双天线卫星接收模块、北斗多模接收板及时统设备
CN113657570A (zh) 一种智能卡
US9716545B2 (en) Integrated circuit for satellite signal reception
Heinig Packaging and Board Design for 5G and Millimeter Wave Applications
Mattos Hardware and Algorithm Implicatiions of Adding Galileo Capability to an SPS GPS Receiver
Haddrell et al. A Single Die GPS, with Indoor Sensitivity-The NXP GNS7560
Hinshaw Trends in low cost GPS receiver RF hardware

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication