IC 기판 - LTE 대역을 포괄하는 안테나 향상 튜너 조합

출처: "Microwave Magazine" 2019년 3월/4월 출시: 2019/3/25 11:02:56Antenna 승압기 안테나 튜너 조합 LTE 대역 Aurora Andéºjar, José ◇ L.Leiva, Fractus Antennas, Jaume Anguera, Fractu Antennas 및 Universics, Roberta Caventaics, Cordisetics 및 Roberta

LTE 주파수 대역의 대량 때문에 무선 장치는 많은 복잡한 다중 주파수 안테나 설계 1-12가 필요합니다.824~960, 1710~2170MHz만 사용하는 2G와 3G에 비해 4G의 가장 큰 도전 중 하나는 698~960710~2690MHz의 운영 대역폭이다.저주파 영역의 낮은 주파수, 특히 698과 960MHz 사이의 주파수는 작업 파장에 비해 안테나가 작아야 하기 때문에 도전을 가중시킨다.

이 문서에서는 Fractus Antennas의 86.4mm3 소형 안테나 승압기와 Cavendish Kinetics의 면적이 2mm2에 불과한 소형 안테나 튜너를 결합하여 698~2690MHz 주파수 범위의 LTE 대역을 커버하는 안테나 시스템을 구현하는 방법을 설명합니다.

부스터+튜너

가상 안테나 기술인 13-18은 매우 작은 안테나 소자에 의존하는 안테나 증강기라고 불리며, 이는 LTE 대역폭 요구 사항을 충족시키는 좋은 방법이 된다.복잡한 안테나 기하학적 형태를 설계하여 작업 대역을 조정하는 것이 아니라 적절한 일치 네트워크만 조정하는 것이 더 빠르고 비용 효율적입니다.동일한 안테나 승압기는 일치하는 네트워크만 한 설계에서 다른 설계로 변경되었기 때문에 다른 플랫폼 크기에 적용될 수 있습니다.이것은 기존의 안테나 설계와 달리 기존의 안테나는 서로 다른 상황에서 서로 다른 기하학적 형태에 대해 단독으로 설계해야 한다.안테나 파워트레인은 크기가 작은 것 외에도 표면에 장착된 구성 요소로 무선 기기에 통합을 단순화했다. 안테나 파워트레인은 12mm*3mm*2.4mm 크기로 스마트폰 PCB 한 귀퉁이에 설치된다. 안테나 튜너는 정확하고 저손실된 가변 용기로 높은 RF 전압을 견딜 수 있다.튜닝 안테나, 동적 로드 튜너, 튜닝 필터 및 고전압 작업이 필요한 아날로그 RF 응용프로그램에 이상적입니다.Cavendish Kinetics 안테나 튜너는 특허받은 RF MEMS 기술을 사용하여 기존 절연체에서 실리콘(SOI) 또는 GaAs RF 프런트엔드의 높은 삽입 손실 및 RF 전압 처리 제한을 제거합니다.

Fractus 안테나 증강기와 Cavendish Kinetics 안테나 튜너의 조합은 698~2690MHz 주파수 범위의 모든 통신 대역 19-20을 지원하도록 설계되었습니다.이러한 증강기와 튜너 조합의 주요 장점은 무선 장치가 전체 주파수 범위 내에서 특정 대역폭의 성능을 동적으로 최적화하고 플랫폼에 최대 복사를 제공하여 각 커버리지와 사용자 사용 장면을 지원할 수 있다는 것이다.

Cavendish Kinetics의 RF MEMS 기술 및 제조 공정을 사용하여 생산 된 부품은 높은 정밀도와 신뢰성을 가지고 있으며 1000 억 번의 사용 사이클에도 불구하고 21-22의 모든 사양을 충족 할 수 있습니다.32CK301R SmarTune – 안테나 튜너(표 1 참조)는 이 문서의 설계 개념을 시연하는 데 사용됩니다.용량 범위가 더 넓은 제품을 제공할 수 있습니다.Cavendish Kinetics의 튜너 시리즈는 0.4에서 3pF까지 다양한 커패시터 범위를 제공합니다. 모든 SmarTune 안테나 튜너는 MIPI RFFE 인터페이스를 통해 제어됩니다(그림 2 참조).튜너의 기능은 독립적이며 컨트롤러의 논리 회로에 의해 관리됩니다.

이 문서에서 제시된 재구성 가능한 매칭 네트워크에는 MEMS 조절식 콘덴서(Z2)와 7개의 집합 총 용기 및 센서가 포함됩니다. 이 설계에서 Murata의 모든 소스 없는 컴포넌트는 높은 Q값과 엄격한 공차를 가진 SMD 0402형입니다.튜닝 가능한 커패시터는 32개의 상태로 숫자로 제어되며 각 상태에 해당하는 커패시터 값은 0.4~1pF이다. 이 설계에서 값과 상태 사이의 대응 관계는 0.40(S00), 0.44(S02), 0.55(S08), 0.92pF(S27)이다. 네트워크에 일치하지 않는 안테나 승압기의 임피던스 특성은 매우 나쁘다. 특히 698~960MHz의 저주파여기서 < S11 > 은 -1dB17 미만입니다.그러나 다중 대역 매칭 네트워크를 통해 안테나의 기하학적 형태를 변경하지 않고 성능을 쉽게 조정할 수 있습니다.안테나 승압기의 위치는 지면의 효과적인 방사선 방향도를 자극하는 데 매우 중요하다.설계에서 지면의 코너 16-17을 선택합니다.

튜닝 가능 콘덴서의 상태는 소프트웨어가 지평면 끝의 병렬 인터페이스를 통해 제어합니다.이 인터페이스는 Cavendish Kinetics의 SkyWalker 소프트웨어를 실행하는 PC에 평가 보드를 연결하며 임피던스 튜너를 32가지 상태 중 하나로 설정하는 데 사용됩니다.

접지 평면은 방사선의 중요한 기여자이기 때문에 안테나 성능을 측정할 때 인터페이스 연결에 악영향을 미치지 않도록 커넥터를 연결하여 임피던스 튜너에 필요한 상태를 선택하는 프로그램을 사용합니다.상태를 설정하면 인터페이스 연결이 제거되고 접지 평면의 배터리가 튜너에 직류 전압을 제공하여 상태를 유지합니다.이를 통해 안테나 효율과 S11 측정이 인터페이스 연결의 영향을 받지 않게 됐다. 평가판은 여러 LTE 주파수 대역을 동시에 사용해 데이터 속도를 높일 수 있도록 반송파 집합(CA)용으로 설계됐다.표 4는 각 대역 간 CA 쌍의 권장 안테나 튜너 상태를 보여줍니다.