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如何應(yīng)對多頻手機中的天線問題--飛宇信
發(fā)布時間：
2019-08-09 17:26
現(xiàn)在手機中的射頻信號通道越來越擁擠。蜂窩電話已經(jīng)從雙頻向三頻甚至四頻快速發(fā)展。這些復(fù)雜手機還需要處理來自外圍無線設(shè)備的各種信號，如藍(lán)牙、Wi-Fi和GPS。而隨著WiMAX和LTE（4G）的加入，這種復(fù)雜度將越來越高。在移動電話中，天線開關(guān)控制著天線接入所有這些無線信號，實質(zhì)上起著網(wǎng)守的作用。
多頻手機設(shè)計面臨著很大的挑戰(zhàn)，因為所有這些信號工作在不同的帶寬，而且它們都需要接入天線。為了取得最優(yōu)的性能和外形尺寸，它們最好能通過單個射頻開關(guān)接入天線。對開關(guān)制造商來說，這意味著從單刀四擲（SP4T）相應(yīng)發(fā)展到SP7T甚至SP9T配置才能處理越來越多的信號。這種先進的開關(guān)需要能夠處理由寬帶CDMA（WCDMA）和低功率I/O無線設(shè)備帶來的額外移動通信頻段的接入。
可以預(yù)期的是，手機復(fù)雜性會越來越高，要求能夠處理更多頻段的信號。市場將至少標(biāo)準(zhǔn)化七個頻段，并且要留出一個空間給第八個頻段（LTE）使用。即使今后發(fā)生合并，射頻電路中由于合并留出的空間也會很快被越來越流行的、也需要接入天線的外圍無線電設(shè)備和功能所擠占。
為了支持互聯(lián)網(wǎng)、多媒體和視頻，3G移動手機市場已經(jīng)轉(zhuǎn)向WCDMA。相應(yīng)的GSM也演變成GSM/WCDMA雙模技術(shù)。為了滿足全球需求，目前的GSM手機最多有4個發(fā)送（Tx）和4個接收（Rx）通道。增加WCDMA后每個新的頻段都要增加另外一個Tx/Rx通道。目前的移動手機設(shè)計傾向于采用4xGSM（850、900、1800、1900MHz）和3xWCDMA（850、1900、2100MHz）前端。因此，手機復(fù)雜度已經(jīng)達(dá)到空前的水平。
多頻手機中的任何設(shè)計折中都要求滿足或超過所有標(biāo)準(zhǔn)提到的性能等級。一般情況下，多模多頻的移動手機使用單個功放模塊來處理四頻GSM/EDGE信號。另一方面，每個WCDMA頻段需要使用它自己的獨立功放。因此，具有一個WCDMA頻段的四頻GSM天線手機至少需要一個單刀六擲（SP6T）開關(guān)來管理所有的信號通道。當(dāng)然，設(shè)計師也可以使用一個雙工器和兩個SP3T（流行的GaAs配置），但與使用單個SP6T開關(guān)相比這種方法將產(chǎn)生較高的插入損耗。
射頻設(shè)計師需要特別關(guān)注插入損耗，因為它直接影響功放的功率附加效率（PAE）。GSM功放的最大飽和功率一般是3W，平均PAE是55%。必需達(dá)到這個效率水平才能確保較長的電池使用時間，因為手機總電流的一半用在功放上。鑒于此，設(shè)計師需要將保持功放的PAE定在最高優(yōu)先等級。一些早期的多頻WCDMA/GSM手機使用獨立的WCDMA和GSM信號鏈，并采用獨立的天線和無線設(shè)計。盡管這種方案在原型和第一代設(shè)計中非常有效，但市場需要具有更高性價比且節(jié)省空間的方案。顯然，業(yè)界要求集成式ASM能夠處理7個甚至9個信號。
圖1：IP3與器件的三階交調(diào)失真（IMD3）性能有關(guān)。
針對這個需求，業(yè)界開發(fā)出了SP7T開關(guān)來支持具有1個WCDMA和4個GSM頻段的手機架構(gòu)。例如PE42672就是采用UltraCMOS工藝技術(shù)開發(fā)的單片SP7T，它能提供+68dBm的三階交調(diào)截取點（IP3），這個線性度性能值可以滿足3GPP IMD3規(guī)范兼容的手機設(shè)計和高效的射頻前端要求。IP3與設(shè)備的三階交調(diào)失真（IMD3）性能相互關(guān)聯(lián)，這些相位上的指標(biāo)如圖1所示。
SP6T開關(guān)是開關(guān)架構(gòu)方面的最新成果之一。經(jīng)過配置它可以處理多個頻段的WCDMA、GSM和外圍無線設(shè)備。例如圖2所示的開關(guān)可以處理三頻段的WCDMA，并提供到雙工器和3個功放模塊的通道（每個WCDMA頻段要求使用自己的功放和雙工器）。這個開關(guān)還能處理只有單個功放模塊與之相連的四頻GSM/EDGE（包含2個功放芯片）。從實際效果看，這個設(shè)備必須通過受簡單解碼器控制的單個開關(guān)傳送5個高功率信號。
圖2：SP9T正在處理三頻段的WCDMA，它提供了到達(dá)雙工器和三個功放模塊的通道。
隨著多頻段架構(gòu)的普及，對功放和相關(guān)濾波器的數(shù)量提出了嚴(yán)格的要求。事實上，對功放的技術(shù)要求沒有變化，但手機設(shè)計需要使用更多的功放。因此真正改變的是需要一個特別高效的方法將所有射頻信號傳送給天線-單片開關(guān)。
手機中增加的頻段越多，對開關(guān)的技術(shù)要求就越高，而且WCDMA的線性度和諧波要求對器件性能也帶來了很大的壓力。通過利用UltraCMOS制造工藝的線性優(yōu)勢，圖2中的單片PE42693 SP6T可以保持其前代SP7T開關(guān)+68dBm的IP3，而且IMD3性能超過業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的-105dBm（圖1）。
SP6T功能可以用GaAs器件實現(xiàn)，但它需要額外的器件，例如CMOS譯碼器和驅(qū)動器，這將極大地影響所需I/O的數(shù)量。對要求高度線性和隔離的5個高功率端口來說挑戰(zhàn)尤其艱巨，因為I/O數(shù)量越多，線的耦合和粘合的可能性就越大。
圖3：UltraCMOS SP9T不需要片外ESD器件或線性度增強匹配器件。黃框代表譯碼器，藍(lán)框代表ESD，綠框代表電壓生成器。
隨著多頻段手機越來越流行，對高集成度、小型天線開關(guān)的需求也越來越迫切。UltraCMOS SP7T開關(guān)現(xiàn)在已經(jīng)開始批量生產(chǎn)，SP9T也在2007年底投入批量生產(chǎn)。在外形方面，GaAs SP7T為1.6x1.5mm，而采用SOS工藝SP7T開關(guān)只有1.2x1.0mm，面積縮小了一半。目前的GaAs E/D pHemt或J-pHemt SP9T開關(guān)外形尺寸為1.9x1.5mm。與之相比，采用UltraCMOS 0.5μm工藝制造的SP9T外形尺寸為1.7x1.1mm（圖3），它不需要片外ESD器件和性能增強匹配器件。UltraCMOS發(fā)展規(guī)劃預(yù)計0.25μm版本的SP9T尺寸將達(dá)到1.32x1.29mm。
縮小尺寸的另外一種方式是將開關(guān)倒裝在結(jié)實的低溫共燒陶瓷（LTCC）基底上，無需占用以前線綁定所需的面積。目前晶圓級芯片尺寸封裝正在開發(fā)中，它所生產(chǎn)的UltraCMOS開關(guān)可以如同標(biāo)準(zhǔn)表貼封裝那樣處理。
在使用UltraCMOS制造的開關(guān)后，設(shè)計師可以省去其它開關(guān)技術(shù)要用到的譯碼器、隔直電容和雙工器。配合芯片尺寸封裝技術(shù)，這種工藝可以顯著減小ASM的尺寸和厚度。另外，其固有的ESD容差和單片CMOS接口可以簡化實現(xiàn)和使用。UltraCMOS工藝的極高良品率和增加開關(guān)方向的靈活性可以使未來新一代的手機具有更高的集成度，能夠解決多頻段手機體積縮小所帶來的挑戰(zhàn)。
多模多頻段GSM/WCDMA手機的技術(shù)要求已經(jīng)超過了傳統(tǒng)RFIC技術(shù)（如GaAs）的極限。受這些超高性能要求影響最嚴(yán)重的是天線和射頻連接器。
雖然本文主要討論的是天線開關(guān)，但關(guān)鍵是要認(rèn)識到對系統(tǒng)天線的顯著影響。天線必須能夠高效輻射從800到2200MHz的信號，在微型天線允許的外形尺寸下這是一個相當(dāng)艱巨的任務(wù)。目前業(yè)界正在尋找新的技術(shù)來解決這個問題，考慮到天線匹配問題，可能使用開關(guān)和集總調(diào)諧元件?？傊?，射頻開關(guān)必須能夠切換最多9條大功率射頻信號通道，并且要具有低插損、高隔離和線性度。
深圳市飛宇信電子有限公司成立于2007年，是一家專業(yè)從事無線通信產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和銷售一體的高新技術(shù)型企業(yè)。專注于天線類、模塊類、應(yīng)用解決方案、應(yīng)用終端等產(chǎn)品的研制生產(chǎn)。聯(lián)系人：13802709089 楊經(jīng)理(微信同號）。
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2019-04-19 09:43
平板天線是一種僅在一個特定的方向傳播的天線。平板天線一般用在點對點的情形下。衛(wèi)星直播電視的出現(xiàn)，使衛(wèi)星下行信號的頻率提高到12GHz，波長變短達(dá)到2．5cm，這為平板天線的出現(xiàn)提供了可能。因為平板天線不可能做的很大，只有波長較短時，平板天線才可能做的較小些。實際上平板天線是從雷達(dá)和無線電通信中常用的陣列式天線移植到Ku波段衛(wèi)星電視接收天線上來的。?在市場上不同的平板天線廠家生產(chǎn)的平板天線都有各自不
2019-04-19 09:18
一直看到無論是大鍋衛(wèi)星天線還是WIFI天線線或是汽車天線還是車載天線，只要是天線產(chǎn)品都涉及到天線的極化方式，那對于天線的極化方式你了解多少呢？飛宇信天線廠家作為有多年的天線研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗的企業(yè)，生產(chǎn)研發(fā)的天線種類有：車載天線，汽車天線，手機天線，平板天線，內(nèi)置天線，電視天線，GPS天線，4G天線等天線產(chǎn)品，今天一起來聊聊天線的極化方式。?什么是天線極化方式？天線的極化，就是指天線輻射時形成的電場強度
2019-04-18 11:31
車載GPS天線的安裝有很多4s店給出的方法都是不同的，具體我在這兒總結(jié)為一下幾點：一、不影響美觀；二、方便使用；三信號強度不受影響；四、不易被損壞?；旧蠞M足了這幾點，那就找對了安裝的位置，但是總會有這樣、那樣的問題沒法避免，我們來分析下安裝在各個位置的利弊：??1.車載GPS天線安裝在儀表盤上邊的塑料臺版下邊最好，安裝時費點事，但從外觀上就看不到gps天線接收模塊了，最好用強力雙面膠粘在塑料面板
2019-04-18 11:18
汽車天線，或叫車載天線，確保用戶在駕車過程中的高德等導(dǎo)航的信號問題以及汽車收音機的信號問題，但是總是不是會有這樣那樣的問題，作為一個不是很專業(yè)汽車天線或車載天線的使用者來說，不知道怎么解決了，讓專業(yè)的飛宇信天線廠家來給你介紹吧！???汽車天線，車載天線硬件失靈因素：（1）導(dǎo)航本身的硬件不過關(guān)，?汽車天線，車載天線的接收模塊，也會出現(xiàn)是有信號時沒有的；（2）?汽車天線，車載天線的接收能力強弱，或者汽
2019-04-18 10:48
今天小編跟大家分享些關(guān)于無線監(jiān)控中的天線保養(yǎng)法，可能大家平時很少去關(guān)注這些，對于??監(jiān)控也叫天眼是一種對某些環(huán)境的監(jiān)視工具，當(dāng)下的環(huán)境基本上都用了上監(jiān)控，而且現(xiàn)在的監(jiān)控已省去了當(dāng)初的布線的麻煩都是直接使用WIFI天線或GPS天線秋接收信號的，但是由于無線監(jiān)控是擱置到外面的，受風(fēng)吹雨淋的所以時不時是需要用戶保養(yǎng)的，保養(yǎng)WIFI天線監(jiān)控或是GPS天線監(jiān)控你知道多少？??WIFI天線或GPS天線等無線天
2019-04-17 09:52
飛宇信天線廠家有著多年的天線研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，生產(chǎn)的天線有WIFI天線，內(nèi)置天線，平板天線，電視天線，車載天線，汽車天線，手機天線，不同的天線頻率不同又有不同的定義，今天飛宇信天線廠家一起來聊聊5G和5.8G天線的區(qū)別問題。??飛宇信天線廠家認(rèn)為5G天線和5.8G天線能否通用要看所選用的天線形式和它的頻率帶寬（不是寬帶的數(shù)據(jù)帶寬），天線最基本的參數(shù)是駐波比，對設(shè)備負(fù)責(zé)駐波比=1.3/發(fā)射，接收可以差些
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