资讯详情

智能手机天线调谐设计

天线的辐射模式和效率取决于天线的大小、形状、外壳、与金属的接触程度以及接地层的形状和大小。未调节天线的效率低于调节天线;相比之下,调节天线的效率越高,辐射功率越高,范围越大。

智能手机可以用两种方法来调谐天线—阻抗调谐和孔径调谐—如下图所示。

孔径调谐从天线终端的空闲空间中优化天线的总效率,可以跨多个频段优化天线效率。孔径调谐对发射和接收通信应用的天线效率有很大影响。根据不同的应用程序,总辐射功率(TRP)总全向灵敏度(TIS)可提高3 dB甚至更多。

阻抗调谐最大限度地提高了射频前端和天线之间的功率传输,并通过减少天线和天线前端之间的不匹配损失来增加TRP和TIS。阻抗调谐也有助于补偿环境影响,比如一个人的手在智能手机上的位置。

目前,为了克服因天线面积和效率降低所导致的问题,孔径调谐法主要用于手机。中高档智能手机采用孔径和阻抗调谐相结合的方法,特别是5G应用。

开关和辐射元件之间添加调谐元件(电容或电感)可以进一步调节谐振频率,以支持LTE和5G频段。下图显示了电路中电感或电容时天线的开关断开、导通和谐振频率。

孔径调谐开关、电容调谐开关、电容器电感器是非常重要的。其中包括:

调谐器开关:

使用具有低RON和COFF最小化系统损耗的开关。

采用高线性调谐开关,避免辐射杂散发射(RSE)和TIS产生影响。

开关必须多模式调整2G/3G/4G/5G标准频率范围。

开关应能处理宽带天线应用的高射频电压。

调谐组件:

电容值大于0.5 pF避免使用高容差元件。

避免使用电感值大于36nH的电感。

孔径调谐开关的两个关键特性会显著影响天线的效率:导通状态电阻(RON)断开状态电容器(COFF)。孔径开关断开(COFF)下是容性开关,在导通状态(RON)下面是阻性开关。若电感连接RF调整端口,然后COFF与电感的结合会产生不必要的谐振。换句话说,当开关处于关闭状态时,必须制。调谐器开关配谐振,调谐器开关配到地面,以抑制这种谐振。

下图显示,连接天线和调谐组件SP4T为了将天线调整到不同的频段,调谐器开关。天线通过RF三个端口连接到一个调谐电容,其他三个端口断开。用RON代替天线与RF3端口之间的ON状态电阻,使用COFF仿真天线和RF1、RF2和RF4端口之间的OFF状态电容。该接地路径功能有助于消除关闭开关端口产生的电容引起的谐振。下图中,右下角的黑线表示谐振,橙线表示无谐振。

降低RON可以提高电感调谐和电容调谐的天线效率dB,整个手机RF性能影响很大。COFF同样重要的是,根据天线调谐器的位置和电压分布,RON和COFF影响有差异。

CA两个或两个以上LTE载波(通常在不同的频段)组合,以增加带宽,实现更高的数据速率。由于手机中的天线数量有限,这通常意味着单个天线必须同时通信。

孔径调谐开关的使用有助于智能手机的使用CA的要求:

支持频段39和频段41的孔径调谐CA组合(通常用于中国)。

在每个频率的峰值电压点附近放置一个开关,可以有效地调整每个频段,对另一个频段的影响最小。

将调谐开关放置在谐振频率的峰值电压点附近,对调谐效果最好。

标签: 阻抗调谐的连接器

锐单商城拥有海量元器件数据手册IC替代型号,打造 电子元器件IC百科大全!

锐单商城 - 一站式电子元器件采购平台