動(dòng)態(tài)阻抗調(diào)諧技術(shù)--可提高手機(jī)天線性能
當(dāng)天線端口處在失配狀態(tài)時(shí),RF性能迅速下降。特別需要指出的是,如果天線處在VSWR=3:1(多波段天線的常用設(shè)計(jì)指標(biāo))的狀態(tài),大約 1.25dB的功率由于反射而立即損失;如果VSWR達(dá)到5:1,失配損耗將提高到2.55dB。這樣的失配也將使功率放大器(PA)輸出功率下降,進(jìn)一步減少了輻射功率。如果手機(jī)的窄帶雙工或接收濾波器沒(méi)有端接到其特征阻抗,在其通帶中還會(huì)出現(xiàn)紋波,并額外帶來(lái)高達(dá)2dB的損失。在圖3中,綠線代表典型的WCDMA雙工發(fā)射濾波器在阻抗為50Ω時(shí)的性能。紅線是標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo),藍(lán)線顯示當(dāng)天線在所有相位VSWR均為5:1時(shí)的濾波器響應(yīng);注意在最壞情況下插入損耗達(dá)5dB。本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/154387.htm
圖3:當(dāng)手機(jī)的窄帶雙工或接收濾波器沒(méi)有端接到其特征阻抗時(shí),在通帶中也會(huì)出現(xiàn)紋波。本例中,VSWR為5:1的阻抗失配使插入損耗大幅度增加。
頭和手的影響、天線中的失配損耗、RF濾波器通帶中的紋波,以及PA輸出功率下降共同對(duì)手機(jī)天線發(fā)射出去的功率量造成嚴(yán)重影響。諧振點(diǎn)偏移的后果是電池壽命縮短、鏈接范圍縮小和呼叫質(zhì)量降低,并導(dǎo)致掉線數(shù)量增多。為解決這個(gè)問(wèn)題,許多服務(wù)提供商都已建立了TRP(總輻射功率)和TIS(全向靈敏度)規(guī)范。要滿足這些規(guī)范,在測(cè)試手機(jī)時(shí)須模擬實(shí)際使用情況(針對(duì)頭和手),而不是簡(jiǎn)單地在50Ω環(huán)境下完成傳導(dǎo)性測(cè)量或在自由空間中對(duì)電話進(jìn)行測(cè)試。
自適應(yīng)天線調(diào)諧有望成為滿足這些新型TRP和TIS規(guī)范的好方法,天線調(diào)諧器可以不受環(huán)境的影響而使天線呈50Ω特性,并使系統(tǒng)的其它部分在最優(yōu)條件下工作。盡管天線調(diào)諧器帶來(lái)一些額外的插入損耗,但同未加入天線調(diào)諧器的情況相比,自適應(yīng)天線調(diào)諧將極大地降低從調(diào)諧器輸入端到天線輸入端的總插入損耗 (見(jiàn)圖4),進(jìn)而改善性能。
圖4:對(duì)自適應(yīng)閉環(huán)系統(tǒng)的仿真顯示,與未使用天線調(diào)諧器的系統(tǒng)(紅線)相比,加入天線調(diào)諧器(藍(lán)線)可降低插入損耗。
多波段收發(fā)系統(tǒng)的天線要求自適應(yīng)天線調(diào)諧電路能夠在一直到波段邊沿的整個(gè)波段內(nèi)保證性能,能主動(dòng)跟蹤諧振點(diǎn)偏移并迅速把天線的諧振點(diǎn)調(diào)回來(lái)。這個(gè)調(diào)諧電路必須具有極高的線性度以避免產(chǎn)生諧波或互調(diào)失真,同時(shí),還應(yīng)該體積小并耐用,調(diào)諧比至少為3:1,整個(gè)電路的功耗應(yīng)低于1mA。為了有效地改善性能,電路的插入損耗一定要小,因此品質(zhì)因數(shù)(Q)至少應(yīng)達(dá)到50。
新型數(shù)字可調(diào)電容器
Peregrine半導(dǎo)體公司的設(shè)計(jì)人員已基于該公司的UltraCMOS工藝和HaRP創(chuàng)新設(shè)計(jì)開發(fā)出DuNE技術(shù),并已申報(bào)專利。DuNE數(shù)字可調(diào)電容器(DTC)芯片是為滿足天線調(diào)諧要求而設(shè)計(jì)的,它內(nèi)含一些高Q值電容和一個(gè)串行接口,并具有偏置電壓低和線性度高的優(yōu)點(diǎn)。該器件采用倒裝芯片封裝,面向GSM/WCDMA手機(jī)的DuNE DTC的尺寸為1.36×0.81mm (見(jiàn)圖5)。
圖5:面向GSM/WCDMA應(yīng)用的DuNE DTC器件倒裝芯片外觀圖。
評(píng)論