RF天線開關(guān)簡化遠(yuǎn)程信息處理中的無線電

遠(yuǎn)程信息處理是計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合，它正被應(yīng)用于包括汽車工業(yè)在內(nèi)的幾個快速成長的市場。遠(yuǎn)程信息處理支持遠(yuǎn)程診斷、按需導(dǎo)航、緊急救助、超速或被盜車輛追蹤，以及智能運輸系統(tǒng)。

隨著汽車遠(yuǎn)程信息處理設(shè)備變得更為普遍，設(shè)計人員面臨著與任何通信發(fā)展演進(jìn)過程中相同的問題：要在增加功能的同時降低成本。盡管遠(yuǎn)程信息處理可以借助于無線電話和無線局域網(wǎng)(WLAN)經(jīng)驗，但該技術(shù)有著針對無線手機(jī)和WLAN適配器設(shè)計的先進(jìn)集成電路(IC)無法輕易滿足的特殊需求。設(shè)計高性能、成本有效的遠(yuǎn)程信息處理無線電的工程師們，更喜歡那些已針對于遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的特殊要求進(jìn)行了優(yōu)化的設(shè)備。

例如，讓我們看一下遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)中的RF開關(guān)的功能。開關(guān)IC完成對到無線電發(fā)射和接收電路之間天線的連接進(jìn)行開關(guān)的簡單任務(wù)。然而，找到一種在高功率水平具有低損耗、并且在很寬的頻率范圍具有低介入損耗的開關(guān)并不是一項簡單任務(wù)。許多開關(guān)要求額外的調(diào)節(jié)電路、呈現(xiàn)出不對稱的開關(guān)路徑，或者在較低供電電壓時線性有所下降，增加了復(fù)雜性。

幸而，新一代RF開關(guān)，例如ANADIGICS的AWS5532開關(guān)IC，更適用于遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用。它簡化了外部電路設(shè)計并改善了性能。表中對新型開關(guān)相較于代表型的競爭開關(guān)產(chǎn)品的優(yōu)越性，做了一個簡單總結(jié)。

對于遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用，必須在各種條件下保持線性性能。例如，達(dá)到超過+40dBm 的0.1-dB壓縮點的能力，確保在更高的功率水平保持良好的線性。還要保證在低控制電壓時的壓縮水平。雖然在遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用中2.7 V的穩(wěn)定控制電壓很普遍，一些RF開關(guān)只保證低至3 V的性能，在低于該點的電壓工作時，線性性能下降。例如，AWS5532 IC開關(guān)被設(shè)計用于在要求的最小控制電壓下保持恒定的增益壓縮 (圖1) 。


高截止點也是開關(guān)是否能很好地適用于遠(yuǎn)程信息處理的衡量標(biāo)準(zhǔn)，以及以產(chǎn)生最小的額外信號或失真處理高信號水平能力的標(biāo)志。對于輸入信號功率每1-dB的下降，三階交叉調(diào)制增加3dB，假想的兩條線交叉點為三階截止點(IP3)。在高功率水平保持線性輸出，有助于以良好的光譜純度達(dá)到合適的高IP3。

許多遠(yuǎn)程信息處理天線開關(guān)具有不對稱路徑，一個用于高功率發(fā)射信號，另一個用于低功率接收信號。這些路徑不可以互換。接收路徑的功率水平僅需達(dá)到+19dBm，并在更高的頻率呈現(xiàn)超過1dB的高介入損耗。AWS5532開關(guān)具有對稱路徑，由于他們均呈現(xiàn)低介入損耗的寬帶響應(yīng)，可被用于接收與發(fā)射功能。雖然對稱性在單頻應(yīng)用中不十分重要，但在多頻應(yīng)用或要求天線分集的應(yīng)用中，這就是一個重要的考量。設(shè)計人員不經(jīng)常級連開關(guān)以達(dá)到3個或者更多等效方案。在這種情況下，對稱性簡化了集成。

現(xiàn)有開關(guān)常常要求外部元件以調(diào)節(jié)某一特定頻段的性能。但是調(diào)節(jié)有幾個缺點：在對空間很敏感的應(yīng)用中，額外的電容和線圈(電感)消耗板資源；在采購和制造中，額外的部件(特別是線圈)是一種額外開銷；由于每個頻段要求不同的元件，公司必須支持幾種配置，包括工程時間、部件和支持。

底線很明顯：工程師受益于不需要調(diào)節(jié)的寬帶開關(guān)。如圖2中所示，具有寬帶頻響應(yīng)的開關(guān)僅要求在RF端口的標(biāo)準(zhǔn)隔直流電容器，并且不需要調(diào)節(jié)電容器和電感器。圖3和圖4顯示了開關(guān)性能的兩個關(guān)鍵參數(shù)：介入損耗和埠與埠隔絕。


高功率開關(guān)也適用于蜂窩手機(jī)和類似應(yīng)用。雖然遠(yuǎn)程信息處理通常與車載系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，這些能力也可以融合于移動設(shè)備，在“智能”電話中提供“無論何處”都可享用的遠(yuǎn)程信息處理服務(wù)。

作者：Brian Arnold