智能手机的整体天线效率 RF 性能起着至关重要的作用 - 尤其是向 5G 过渡期 4G 和 5G 移动设备中天线调谐的四个关键要素。
阅读我们发布的原文文稿：https://www.qorvo.com/design-hub/blog/4-things-to-know-about-antenna-tuning-in-4g-5g-smartphones
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智能手机的整体天线效率 RF 性能起着至关重要的作用。但目前智能手机行业的设计趋势及 RF 特别是需求 5G），这意味着智能手机必须在更小的空间内安装更多的天线，并/或提高现有天线的带宽。
简而言之，天线调谐比以前更重要。本博客将介绍 4G 和 5G 天线调谐在移动设备中的四个关键要素。
背景：为什么需要天线调谐
由于手机运行所需的频段、功能和模式数量的增加，现代手机 RF 前端 (RFFE) 设计也越来越复杂。使用载波聚合需要更多的天线 (CA)、4x4 MIMO、Wi-Fi MIMO 和新的宽带 5G 为了提供更高的数据速率，智能手机中的天线数量从 4-6 个增加到 8 个或更多。同时，可用于缩小移动系统天线的空间，降低天线效率。
一些损失性能可以通过天线调谐恢复。如果不实施调谐，天线可以在有限的频率范围内实现优异的性能，但增加天线调谐可以在更广泛的频率范围内实现更优化的性能。
天线调谐系统，例如阻抗调谐器和孔径调谐器，可以支持 LTE 智能手机需要更高的带宽和载波聚合。它们使天线在整个过程中 LTE 和 5G 频段（从 600Mhz 到 5Ghz）它可以有效地工作，节省电池电量，实现薄手机设计。
然而，实现天线调谐需要对每个应用程序如何使用该技术有深入的了解。让我们来看看这四个基本要素：
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阻抗与孔径调和
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为您的调谐应用程序选择合适的组件
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导通状态电阻 (RON)、断开状态电容器 (COFF)，消除不必要的谐振
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孔径调谐和 CA
术语表
Ca：载波聚合
COFF：断开状态电容器
GND：接地
MIMO：多路输入/多路输出
PIFA：平面倒 F 型天线
RFFE：RF 前端
RON：导通状态电阻
RSE：辐射杂散发射
SP4T：单刀四掷
TIS：全向灵敏度
TRP：总辐射功率
关于天线调谐的阅读：
https://en.wikipedia.org/wiki/Antenna_tuner
#1：阻抗或孔径调谐的最佳方法是什么？
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。
从天线终端的空闲空间中优化天线总效率，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都会产生很大影响，根据不同的应用，总辐射功率 (TRP) 总全向灵敏度 (TIS) 可提高 3 dB 甚至更多。
通过最小化天线与天线之间的失配损失，最大限度地提高射频前端与天线之间的功率传输 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，为了克服天线面积和效率降低造成的问题，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，支持频段范围的扩大，特别是 5G 应用。
#2:如何选择正确的调谐组件
在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、电容器和电感器是非常重要的。其中包括：
调谐器开关：
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使用具有低 RON 和 COFF 最小化系统损耗的开关。
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采用高线性调谐开关，避免辐射杂散发射 (RSE) 和 TIS 产生影响。
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开关必须多模式调整 2G/3G/4G/5G 标准频率范围。
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开关应能处理宽带天线应用的高射频电压。
调谐组件：
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电容值大于 0.5 pF 避免使用高容差元件。
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避免使用电感值大于 36 nH 的电感。
#3：RON、COFF 消除不必要的谐振
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) 以下是导通状态下的容性开关 (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 RF3 端口连接到调谐电容，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 可使电感调谐和电容调谐的天线效率提高几个 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。
如需了解相关信息 RON 和 COFF 请参考我们的免费指南《如何实现孔径调整:4》G/5G 智能手机的最佳实践：
https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/antenna-aperture-tuning
#4：孔径调和和载波聚合
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：
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孔径调谐用于支持频段 39 和频段 41 的 CA 组合(通常用于中国)。
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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。
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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。
深入了解：用于 5G 智能手机智能手机
没有适当的天线调谐，就无法实现 5G。
如果您需要了解更多关于智能手机设计中孔径调谐的信息，请下载我们的免费电子指南如何实现孔径调谐：4G/5G 智能手机的最佳实践：
https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/antenna-aperture-tuning
免费电子指南：如何实现孔径调谐 4G/5G 调整智能手机天线孔径的最佳实践。立即下载 >>
https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/antenna-aperture-tuning
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Abhinay 负责制定 Qorvo 移动天线控制解决方案的产品策略，确定发展方向，与客户密切合作，了解和解决客户问题，设计未来智能手机。