Substrat IC - Kombinasi pendorong-tuner antena meliputi band frekuensi LTE

Sumber bahan: "Microwave Magazine" Maret/April 2019 Issue Entry Time: 2019/3/25 11:02:56Antenna booster-Antenna Tuner Combo Cover LTE BandsAurora And újar, Jos é L. Leiva, Fractus Antennas, Jaume Anguera, Fractus Antennas and Universitat Ramon Llull, and Cor Schepens and Roberto Gaddi, Cavendish Kinetics

Kerana nombor besar band frekuensi LTE, peranti tanpa wayar memerlukan banyak reka antena multifrekuensi kompleks 1-12. Berbanding dengan 2G dan 3G, yang hanya menggunakan 824 hingga 960 dan 1710 hingga 2170 MHz, salah satu cabaran terbesar 4G adalah lebar jalur operasi besar: 698 hingga 960 dan 1710 hingga 2690 MHz. Frekuensi yang lebih rendah di kawasan frekuensi rendah, terutama frekuensi antara 698 dan 960 MHz, memperburuk cabaran kerana antena mesti kecil dibandingkan dengan panjang gelombang operasi.

Artikel ini menggambarkan bagaimana untuk menggabungkan penembak antena kecil Fractus Antennas '86.4 mm3 dan penembak antena kecil Cavendish Kinetics dengan kawasan hanya 2 mm2 untuk melaksanakan sistem antena yang menutupi band frekuensi LTE dalam julat frekuensi 698 hingga 2690 MHz.

Penyumbang + Penyumbang

Teknologi AntennaTM Maya 13-18 bergantung pada unsur antena yang sangat kecil, dipanggil penembak antena, yang menjadikannya cara yang baik untuk memenuhi keperluan lebar band LTE. Menggunakan rangkaian yang sepadan, bukannya menyesuaikan band frekuensi operasi dengan merancang geometri antena kompleks, tetapi hanya menyesuaikan rangkaian yang sepadan yang sepadan, ini lebih cepat dan lebih efektif pada kos. Penolak antena yang sama boleh disesuaikan kepada saiz platform yang berbeza kerana hanya perubahan rangkaian yang sepadan dari satu rancangan ke lain 18. Ini berbeza dari rancangan antena tradisional, yang perlu direka secara terpisah untuk bentuk geometri berbeza dalam situasi yang berbeza. Selain saiz kecil, pendorong antena juga komponen terpasang permukaan, memudahkan integrasi mereka dalam peranti tanpa wayar. Penembak antena, dengan saiz 12 mm*3 mm*2.4 mm, dipasang di sudut PCB telefon cerdas. Tuner antena adalah kondensator yang tepat, kehilangan rendah, pembolehubah yang boleh menahan tenaga RF tinggi. Ia adalah ideal untuk antena tunable, tuner muatan dinamik, penapis tunable, dan aplikasi RF analog yang memerlukan operasi tenaga tinggi. Tuner antena Cavendish Kinetics menggunakan teknologi MEMS RF berpotensi untuk menghapuskan kehilangan penyisihan tinggi dan pengendalian proses tensi RF silikon-on-insulator tradisional (SOI) atau GaAs RF depan.

Reka kombinasi penembak antena Fractus dan tuner antena Cavendish Kinetics menyokong semua band frekuensi komunikasi 19-20 dalam julat frekuensi 698-2690 MHz. Keuntungan utama kombinasi peningkat dan tuner ini adalah bahawa peranti tanpa wayar boleh secara dinamik optimize prestasi lebar band tertentu di seluruh julat frekuensi, dan menyediakan platform dengan radiasi maksimum untuk menyokong setiap penutupan dan senario penggunaan pengguna.

Peranti yang dihasilkan menggunakan teknologi RF MEMS Cavendish Kinetics dan proses penghasilan mempunyai ketepatan dan kepercayaan tinggi, dan masih boleh memenuhi semua spesifikasi 21-22 walaupun selepas 100 bilion cikel penggunaan. Tuner antena SmarTune 32CK301R (lihat Jadual 1) Digunakan untuk menunjukkan konsep reka dalam artikel ini. Produk dengan julat kapasitasi yang lebih luas tersedia. Serye tuner Cavendish Kinetics menyediakan pelbagai julat kapasitasi dari 0. 4 hingga 3 pF. Semua tuner antena SmarTune dikawal melalui antaramuka MIPI RFFE (lihat Figure 2). Fungsi tuner adalah independen dan dikendalikan oleh sirkuit logik dalam pengendali.

Rangkaian persamaan yang boleh dikonfigur semula yang dilaporkan dalam kertas ini termasuk kondensator yang boleh disesuaikan MEMS (Z2) dan tujuh kondensator dan induktor lumped Dalam rancangan ini, semua komponen pasif dari Murata adalah jenis SMD 0402 dengan nilai Q tinggi dan toleransi ketat. Kondensator tunable mempunyai 32 keadaan, dikawal secara digital, dan setiap keadaan sepadan dengan nilai kapasitasi 0.4 hingga 1 pF. Dalam rancangan ini, hubungan yang sepadan antara nilai dan keadaan ialah 0.40 (S00), 0.44 (S02), 0.55 (S08) dan 0.92 pF (S27).Karakteristik pengendalian bagi pengendali antena tanpa rangkaian yang sepadan sangat lemah, terutama pada frekuensi rendah, dari 698 hingga 960 MHz, Dimana [UNK]S11[UNK] lebih rendah dari -1 dB17. Namun, melalui rangkaian yang sepadan berbilang-band, prestasi boleh mudah disesuaikan tanpa mengubah geometri antena. Kedudukan penembak antena penting untuk menggairahkan corak radiasi yang efektif di atas pesawat tanah. Dalam rancangan ini, sudut 16-17 pesawat tanah dipilih.

Keadaan kondensator tunable dikawal oleh perisian melalui antaramuka selari di hujung pesawat tanah. Antaramuka ini menyambung papan penilaian ke PC yang menjalankan perisian SkyWalker Cavendish Kinetics, yang digunakan untuk menetapkan tuner impedance ke mana-mana 32 negara.

Kerana pesawat tanah adalah kontributor penting kepada radiasi, untuk mengelakkan kesan negatif pada sambungan antaramuka apabila mengukur prestasi antena, prosedur berikut digunakan: pilih keadaan yang diingini tuner impedance melalui antaramuka sambungan. Selepas menetapkan keadaan, sambungan antaramuka dibuang, dan bateri pada pesawat tanah menyediakan tekanan DC kepada tuner untuk menjaga keadaan. Ini membuat efisiensi antena dan pengukuran S11 tidak terkesan oleh sambungan antaramuka. Papan penilaian dirancang untuk agregasi pembawa (CA), yang boleh menggunakan sambungan bands frekuensi LTE berbilang untuk meningkatkan kadar data. Jadual 4 menunjukkan status tuner antena yang disarankan untuk setiap pasangan CA antar-band.