動(dòng)態(tài)阻抗調(diào)諧技術(shù)提高手機(jī)天線(xiàn)性能

　　當(dāng)天線(xiàn)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(xiàn)處在VSWR=3:1(多波段天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)是標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，藍(lán)線(xiàn)顯示當(dāng)天線(xiàn)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。

　　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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(mǎn)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(huà)進(jìn)行測(cè)試。

　　自適應(yīng)天線(xiàn)調(diào)諧有望成為滿(mǎn)足這些新型TRP和TIS規(guī)范的好方法，天線(xiàn)調(diào)諧器可以不受環(huán)境的影響而使天線(xiàn)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(xiàn)調(diào)諧器帶來(lái)一些額外的插入損耗，但同未加入天線(xiàn)調(diào)諧器的情況相比，自適應(yīng)天線(xiàn)調(diào)諧將極大地降低從調(diào)諧器輸入端到天線(xiàn)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(xiàn)調(diào)諧器的系統(tǒng)(紅線(xiàn))相比，加入天線(xiàn)調(diào)諧器(藍(lán)線(xiàn))可降低插入損耗。

　　多波段收發(fā)系統(tǒng)的天線(xiàn)要求自適應(yīng)天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(kāi)發(fā)出DuNE技術(shù)，并已申報(bào)專(zhuān)利。DuNE數(shù)字可調(diào)電容器(DTC)芯片是為滿(mǎn)足天線(xiàn)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(xiàn)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(guān)圖。