動態(tài)阻抗調(diào)諧技術(shù)--可提高手機天線性能
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當(dāng)天線端口處在失配狀態(tài)時，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。如果手機的窄帶雙工或接收濾波器沒有端接到其特征阻抗，在其通帶中還會出現(xiàn)紋波，并額外帶來高達(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://www.ex-cimer.com/article/154387.htm
圖3：當(dāng)手機的窄帶雙工或接收濾波器沒有端接到其特征阻抗時，在通帶中也會出現(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手機天線發(fā)射出去的功率量造成嚴(yán)重影響。諧振點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。為解決這個問題，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，在測試手機時須模擬實際使用情況(針對頭和手)，而不是簡單地在50Ω環(huán)境下完成傳導(dǎo)性測量或在自由空間中對電話進(jìn)行測試。
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 (見圖4)，進(jìn)而改善性能。
圖4：對自適應(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波段內(nèi)保證性能，能主動跟蹤諧振點偏移并迅速把天線的諧振點調(diào)回來。這個調(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，還應(yīng)該體積小并耐用，調(diào)諧比至少為3:1，整個電路的功耗應(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)計人員已基于該公司的UltraCMOS工藝和HaRP創(chuàng)新設(shè)計開發(fā)出DuNE技術(shù)，并已申報專利。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)計的，它內(nèi)含一些高Q值電容和一個串行接口，并具有偏置電壓低和線性度高的優(yōu)點。該器件采用倒裝芯片封裝，面向GSM/WCDMA手機的DuNE DTC的尺寸為1.36×0.81mm (見圖5)。
圖5：面向GSM/WCDMA應(yīng)用的DuNE DTC器件倒裝芯片外觀圖。
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