Page 20 - MWJC_NovDec2018_eMag

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Total
4.6 dB 0.55 dB 0.45 dB 0.75 dB 1.8 dB 0.25 dB 0.65 dB 0.15 dB 0.25 dB
超宽带性能

从 16 KHz 到 40+ GHz
PA MN MN
TX Traces Traces
优势:

SPnT RX • 超宽带性能
Antenna Load • 超低插入损耗
Switch SPnT
Duplexer Antenna • 平坦的频率响应
Switch
• 优越的回波损耗
图14：Tx链路器件损耗估计。
• 坚固的陶瓷结构
速、高效且高成本效益地进行扩展滤波 RFFE将受成本、功率效率和设备内可用 件的损耗估计。
器设计，以满足新兴的5G需求。 空间的驱动。因此，它们需要体积小、 针对高速数据传输进行了优化的 • 单位到单位的性能可重复性
传统的声波滤波器设计使用梯形 效率高、能够大批量生产，以满足快速 LTE比诸如CDMA的3G协议提出了高得
结构和经验模型（链接到特定的晶圆制 增长的全球市场需求。特别是为物联 多的功率要求。因此，隔离度和泄漏到
造商）。这通常会导致滤波器的迭代过 网设备提供商业化经济型的定制器件， Rx链路的最小能量要求提高，反之亦
程涉及多个代工厂程序，并且可能需要 RFFE中的器件数量要降到最低，并且产 然。高功率用户设备（HPUE）只会进
数月或更长时间。ISN平台使滤波器设 量必须从当前水平急剧增加以降低单位 一步加剧这种情况，后者使用更大的Tx
计团队能够创建优于传统滤波器的新结 成本。在当前环境中，大多数物联网设 功率来改善小区边缘覆盖率。此外，逐 特性:
构，实现占用面积更小、技术成本更 备都是使用最初为批量化手机生产而开 渐变小的滤波器的功率耐久性成为主要 • EIA 0402 外形尺寸 • 插入损耗: • 额定电压:
低。如图12所示，Band 3双工器ISN模型 发的低成本器件。 问题。 <0.6 dB 典型值. 16 直流工作电压
的仿真结果和实际测量数据非常接近。 随着我们迈向5G，RFFE的复杂性 对于5G，大于6 GHz的频率将需要 • 电容值: 100 nF
ISN在基础材料物理学方面的基 不断增加。例如，除了主天线模块之 使用不同于当前移动设备中的声波滤波 • 工作频率: • 装置方向灵活 • 符合黄金标准终端
础，可以同时优化大量设计并从中筛 外，分集天线还可以提供链路健壮性， 器技术。需要取得重大进展以减小尺寸 • 单件结构 • 符合 RoHS 标准
选，使设计不受传统声波滤波器设计技 增加下行链路数据速率。设计人员越来 和成本。用于移动宽带的5G RFFE将非 16 KHz 到 40+ GHz
术的限制。因此，在设计投入批量生产 越多地使用接收分集模块来处理分集链 常复杂，滤波器设计的目标是简化设计
之前，使用ISN的设计人员可以构建宽 路，包括接收（Rx）滤波器和开关（以 过程和RFFE本身。
通带和高功率的多工器并预测产量。 及越来越多地采用LNA）。要求更高5G 推动5G RFFE的创新主要包括低损
利用ISN，可以同时进行数千种产 数据速率的无线运营商将推动更多载波 耗三工器（以尽可能减少天线数量）、
品开发并筛选得到最终设计，使其达到 聚合，从而产生更多潜在干扰。因此， 多模多频段PA和多频带滤波器（以减少 应用: 560L 插入损耗 (S21)
最佳性能。同时，利用滤波器设计工程 RFFE设计的未来发展方向将是降低复杂 滤波器和开关的数量），所有这些都需 0
师的专业知识，可以实现越来越多的复 性、降低成本、同时提高性能。 要作为一个完整的系统进行优化，以减 • 光电子/高速数据 -0.2
杂设计。 少匹配器件。 • 跨阻放大器 -0.4
5G滤波器需求 -0.6
对5G射频前端的影响 滤波器数量的增长以及越来越苛刻 总结 • ROSA / TOSA† -0.8
ISN可用于开发用于4G/LTE和其他 的性能要求使射频滤波成为RFFE的关键 射频复杂度预计将在5G器件中显 -1
无线网络的射频滤波器，但对于需要设 难点。5G滤波器的基本要求包括由CA 著增长，现在是滤波器设计工具的最好 • SONETT†† 幅值 (dB) -1.2
计工具的高性能、小尺寸和复杂通带设 驱动的复杂多路复用以及提高集成度并 时机，能够以更少时间和更低资本设计 • 宽带测试设备 -1.4
计优势的5G设计更为重要。 保持RFFE的高性能。尽可能提高上行链 更好、更复杂器件的工具将会凸显其优 • 宽带微波 -1.6
4G/LTE移动智能手机RFFE目前 路的PA效率和下行链路的接收器灵敏度 势。ISN提供了这些需求，它可以设计 -1.8 (典型值)
最先进的技术将频谱分为低频段（698 将需要优化整个射频链路。随着复杂性 具有复杂功能的高精度、高集成度和高 毫米波 -2
至960 MHz）、中频段（1710至2200 的增加，理解射频链路和器件之间的任 可制造性滤波器。■ † 接收和发送光学子组件 0 5 10 15 20 25 30 35 40
†† 同步光纤网络 频率 (GHz)
MHz）和高频段（2400至3800 MHz）频 何相互作用至关重要。
率，通过隔离射频器件，最大限度地减 隔离、损耗和功率处理能力的要求 参考文献
1. “RF Front-Ends for Mobile Devices2018,” Mobile
少串扰，并优化整个功率放大器—滤波 不断对滤波器性能提出新的挑战。射频 Experts Inc., 2018.
器—开关链路（见图13）。虽然器件的 链路中的滤波器是损耗的主要原因，这 2. “5G Wireless Market Worth $250 Billion by 2025: $6
Billion Spend Forecaston R&D for 2015–2020,” PR
集成设计是必然趋势，但5G复杂性的日 对于总Tx效率（并且最终用于PA和电池 Newswire, March 2016.
益提升限制了开发这种复杂RF子系统公 寿命的电流消耗）以及Rx路径中的总噪 3. R. Ruby, “A Decade of FBAR Success and What Is Needed
for Another Successful Decade,” 2011 Symposium on
司的数量。 声系数（并且最终用于SNR和数据率） Piezoelectricity, Acoustic Waves and Device Applications
所有具有无线功能的 5G 产品的 非常关键。图14给出了Tx路径中每个器 (SPAWDA), 2011,pp. 365–369.
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18 www.mwjournalchina.com Microwave Journal China 微波杂志 Nov/Dec 2018

ATC Technical Productions Issue: November/December 2018
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Media: Microwave Journal China Document #: 1761