您的位置 首页 未分类

射频开关

射频开关 无线技术发展的历史可以总结为数据速度不断提高的历史。从20世?纪90年代引入的、仅传话音的模拟1G…

射频开关

无线技术发展的历史可以总结为数据速度不断提高的历史。从20世?纪90年代引入的、仅传话音的模拟1G标准开始,蜂窝标准已经走了很长的路?。1G标准当初调制的是1510MHz频率的单频段。到了2G时代,首个?数字蜂窝标准引入了四频段的系统解决方案,而增3加频段分配?的趋势到3G时得?到了进一步延续。为了支持全?球漫游和更高的数据速度和容量需求,3G通常支持多达?≒8个频°?段。今天,随着4G先进的长期≈演进(LTE-A)的推广使用,?我们正在目睹分配频段的爆炸式增长。鉴于对全球漫游﹥和更宽频率带宽的需求,LTE开发已经成为主导力量。

本文引用地址:http://www.eepw.co??m.cn/article/201610?/3∑06219.√htm

目前给LTE FDD和LTE ﹣TDD应用×分配的频段已经超过40个。随着频段的扩展,我们体验到了数据速度和容£量的显着增加。从2G下行链路(DL)和上行链路(UL)的 14.4kps速度开=始,如今的LT?E cat6将提供高达300Mbps的下行链路和50Mbps的上行链路数据速率。诚然,客户和市场∟要求还在?不断提高。LTE-A上行链路的峰值数据?速率目标将高达1Gbps。?即使这个值也只是第一步,目标还在不断的快速提高。?与这个挑战一起,增加移动宽带容量是必须的。据?爱立信研究报告预测,2012年和 ? 20?18年?之间的移动数据业务有⊙望增长12倍,而且到2018年底,智能*手机用户将超?过30亿。

?在无线行♀业中,对数据速率和数据容量需求的显着增加被称为&ldqu≠o;实现1000倍移动数据挑战”。可以帮助我们应对这个1000倍移动数据挑战的解决∶方案将要求⊕更多的㎞频谱。?我们已经?知道,日本将在2015年引入3.5GHz(LTE TDD频段42和?43),其他国家也将跟进。下?一步是引入100MHz的下行链路载波聚合(CA)?。

只是为了比较,LTE cat6在2&t№≯imes;1 MIMO移动手机配置中使用了40MHz(20MHz+2?0%MHz)的载波聚?合。对于100MHz载波聚合带宽来说,有必要将TDD和FDD LTE频段组合起来。虽然从LT×E cat1到LTE cat6,下行链路数据速率?已经增加了30倍,即从10Mbps增加到了300Mbps?,但上行链路的数据速率只增加了10倍,即从LTE cat1的5Mbps增加到了LTE cat6的?50Mbps。但是,在最近举办的大型公众活动(如世界杯、奥运会等)期间,运营商们经历了上行链路数据容量超过下行链路数据容量的情况。这种情况当然?引起了运营商们对下行链路/上行链?路发展矛盾的关注,他∥们越来越迫切地希望找到一种m能够减小下行链路§/上行链路数据速度比值的方法。顺着这个?方向走出的前?几步将是在手机配置中?引入发送的分集路径(或㎜2×2 MIMO)㏕?,并引入上行链路(或发送)载波聚合。

随?着&ldq¥uo;实现10?00倍移动数据挑战”?目标的进一步深入,在越来越接近5G标准的过程, 移动手机或用户设备(UE)的射/频性能正在变成市场中一?个真正关键的瓶颈。

高£端智能手机中的射频前端(RF-FE)架构已经变得异常复杂,必须支持满足全球%漫游需求的大量频段和最少手机型号变化的方法。因此所需射频前端元件的清单变得越来越长。这种复杂÷的射频环境引起了元件方面的诸多挑战:插损(IL)、隔离和线?㏑性性能。频段间〒载波聚合要求在单个2射≦频前∵端内使用多个有效的接收/㎏发送路径∴,其对成本、性能和功耗@的影响带来了更多的复杂性,进而导致需要减?少来自两条或更多条有效?的接收和发送路径的互调和交调。在这种环境中,射频天线开关的线性性能?变得至关重要(见图1)。?业内通常用′3GPP标准来衡量为了避免与网?络上的其它设备发生干扰所要求?的线性程度。这是通过规定?三?阶输入截取点(I㏒IP3)实现的。根据*英特尔移动∠公司的数据来源,2G对开关线性度的要求是IIP3=55dBm?,3G开关要求是65dBm,LTE开关的 IIP3要求是72dBm,具有上≤行链路?载波聚合功能的LTE-A天线开关必须满足IIP3=90dBm的要求。

℃图1:未来手机的线性度要求。

目前固态开关技术(如SOI或SOS)正在接近?技术极限,将无法达到mII≮P3=90dBm的要求(见图2)。问题在于它们较差″的 Ron×Coff=120品质因数(FoM)开关和内部关断状态下SOI/SOS晶体管的漏电流,它将影响开关的线性度、插入损耗和隔离度。针对高的多掷开关?配置和更高频段增?加开关?掷数将?进一步快速劣化性能,使得这类开关不适合LTE-A的切换?。能∽够达到?IIP3&¤gt;90dBm这个射频性能?目标的唯一一种开关是射频MEMS开关。

图2:S∝?OI不再能够应对。

DelfM?EMS射频MEMS开关是表贴式微电机器件,使用机械运动切换射频传输线是?导通还是关断(见图3)。这种技术不受㈱频率依赖性和高多掷开关配置极限的影响。由于其品质因数小于10,这种开关与现∧有>固态解决∷方案相比可以提供极其优异的?线性度㎎、插损和隔离性能。

图3:D㏄e‖lfMEMS?射频开关

DelfMEMS开关已经成为典型的LTE-A射频前端的理想解决方案,因为℉这时?的低插损是关键。高的插3损将直接负面影响智能?手机的电池寿命,并降低接收灵敏度,进而直接影响手机呼叫的质量和数据的接收。据“﹣前十大智能+手机购?买驱动力”?的用户调查,超过一半的用户认为电池寿命是智能手机中最重要?的特性。

在多掷数的高频环境中,用DelfMEMS代替现有的SOI/SOS开关可以减小插损,从而节省多达17%的电池能量,并能使接收灵敏度提高29%。?在·3.5GHz时,这些异常改进?将变得更加显着。频段∮之间和收发之间的隔离好处同样重要。DelfMEMS开关在2.≧7GHz频段时能够实现40dB的隔o离度,相比之下现有的固态开关隔离度只有18dB?。

综上所述≡,我们可?以?越来越清楚地看到,射频MEMS具有固有的高线性度、⌒高工作频率、超低插损和很高的端口到端?口隔离度,因此是LTE¢-A开关的完美选择。

DelfMEMS射频MEMS开关结构使?用了一种新的集成式微机械构建模块,以极具鲁棒性的全新IP组合为⊥基础,包含?了7个关键专利和创新技术。这种开关没有使﹤用悬臂梁或桥。这些梁或桥为了建立阻性接触,一般通过静电驱动?高导电性电极,最终形成※机械性开关。这些较老的㎡结构被证明存在诸多问题:锚上的应力,可能的粘滞作用,切换速度低,可?能发生悬臂梁爬电?。

创新的Del=fMEM?S设计方法采用了无锚结构实现机械式射频切换,从根本上克服了∨这些历史上遗留的设计问题,而不是?简单地减轻上述问题。

这种解决方案采用了由?<两组‰支柱和阻塞装置夹持的自由灵活的膜。这mol种膜由?2组电极进行±静电驱动-,在导通状态和静电控制的关?断?状态都可以保持接触(见图 4)。接触可以吸引到导 ?线或远离导线。⊿这种功能可以增加关断状态下电极和传输线之间的间距(直?接链接到接触隔离),并能在不太可能的粘滞?情况下复位开关。﹢使用有源驱动还允许恢复力、∏接触力和梁的机械属性之间去相关,因为从导通状态$到关断状态的转变是通过静电驱动完成的,不只是弹性恢复力。♂这种先进的静电驱?动同样能将?开关时间缩短到大约很短的2μ?s。

图4: Delf?MEMS开关结构的动作示意?图?。

DelfMEMS开关结构的另外一个强大优势∞是,可以减小膜?与传输线之间的间隙,因而通过降低膜的最∩大∣挠度来减小爬电和机械应力。这样能增加导通状态时的接触力μ,降低?驱动电∷压,从而降低插入损耗。

由于采用了这种≌新奇和改进的方法,DelfMEMS射频MEMS开关◎还能用?于其它射频MEMS解决方案还没有考虑到的市场:天线∪切换。?对于真正兼容 L∫TE-A的移动设备来说,关键要求有:更高的数据速率和容¬量,更长的电池ml寿命和更?好的信号接收质量。达到这些目标的解决方案是减少射频前端的元件损耗、引入高频频段,扩展下行链㎝路并引?入上行链路的载波聚合,提高频段到频段和收?发之间的隔离度。

?

DelfMEMS的射频MEMS开关解决方?案在2GHz﹢以上时具有0.25dB的插损和40dB的隔离度,针对高掷≥数开关∈的IIP3线性度大℅?于 90dBm,因此这种开关是达成LTE-A目标的理想选择,可¥以在需要高频、超高线性度和隔离度以及非常低插损的应用中代替现有的固态开关技术。

关于更多射频开关内容,可以收藏本网页。宋黎辉 用于4G/5G的下一代射频开关解决方案

射频开关射频开关射频开关
本文来自网络,不代表天津五金网立场,转载请注明出处:http://www.mgnqyz.com/mgnqyz/1671.html

作者: mgnqyz

联系我们

联系我们

0898-88881688

在线咨询: QQ交谈

邮箱: email@wangzhan.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部