有時，技術似乎正在以音速發(fā)展和更新 - 事物變得越來越小，處理速度更快，并在瞬間改變了我們的世界。對于我們移動設備的天線來說，沒有什么不同。具有許多頻段的小型移動設備使天線更加復雜。對于工程師來說，這種復雜性是另一個需要克服的障礙。同時，技術開發(fā)工程師通過對每一代新產(chǎn)品進行漸進式技術改進，繼續(xù)對每一代產(chǎn)品進行漸進式改進，從而幫助滿足更嚴格的系統(tǒng)要求。這篇博文展示了絕緣體上硅（SOI）技術的改進如何使我們的設備在復雜的RF世界中表現(xiàn)更好。

多年來，移動設備中的頻段增長了十倍。在過去二十年左右的時間里，我們的移動設備包括Wi-Fi，藍牙?，GPS，當然還有蜂窩。值得注意的是，自引入5G以來，蜂窩和Wi-Fi頻段已經(jīng)開始包括更高頻率的區(qū)域 - 高于3 GHz，包括5-7 GHz。今天，我們看到超寬帶和毫米波的加入。最新的移動設備配備了支持所有這些頻段的天線，這使得設計工程師在優(yōu)化天線效率、功率和范圍時面臨挑戰(zhàn)。為了應對這些設計挑戰(zhàn)，必須使用更新的SOI技術開發(fā)。

快速瀏覽蜂窩頻段

影響天線設計的一個領域是蜂窩頻譜的重新分配和獲取。新頻段已在整個蜂窩頻譜中可用，并有助于擴大整體帶寬 - 具有增加容量和數(shù)據(jù)速度的額外好處。讓我們仔細看看這些蜂窩低、中和高頻段中的每一個：

低頻段 – 600 MHz 至 960 MHz

容量有限，覆蓋范圍大，室內(nèi)滲透率高

中頻 – 1.71 GHz 至 2.17 GHz

適用于容量增加的城市地區(qū)

高頻段 – 2.3 GHz 至 2.69 GHz

覆蓋范圍或范圍有限，具有非常高的潛力

深入了解中高頻段蜂窩天線

如圖1所示，這種天線結構支持蜂窩的低、中和高頻段。使用下面的天線 PC 板布局，我們比較了兩代 SOI 技術（上一代和當前一代）。在此應用程序中，我們使用三個天線調(diào)諧器;U2、U3 和 U4 – 幫助調(diào)整低、中、高頻段的覆蓋范圍和范圍。圖1中還顯示了4極天線調(diào)諧器的示例框圖，類似于本應用中使用的框圖。

圖 1：低、中、高頻段天線結構。

此結構使用三個支持以下頻段的天線調(diào)諧器。

U2 支持中頻段和高頻段調(diào)諧

U3 支持低頻段調(diào)諧

U4支持中低頻段

開關RON和COFF的回顧

孔徑調(diào)諧主要使用調(diào)諧器開關和可調(diào)諧電容器。這些開關的主要品質(zhì)因數(shù)是導通狀態(tài)電阻 （RON） 和關斷狀態(tài)電容 （COFF），如下所示。對于可調(diào)諧電容器，具有較寬的調(diào)諧電容范圍和良好的Q因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)）至關重要。RON和COFF顯著影響天線效率。當電壓較低時，RON的影響最大;當電壓較高時，COFF的影響最大。具有低RON或低COFF的開關的戰(zhàn)略布局優(yōu)化了不同頻率的調(diào)諧。（另請參閱移動 5G 設備天線調(diào)諧揭秘博客文章。

在OFF狀態(tài)下，孔徑調(diào)諧器的COFF有助于天線上的容性負載，從而降低諧振頻率。調(diào)諧器的COFF越高，頻率偏離天線的自然共振就越遠。

SOI技術比較數(shù)據(jù)

為了減少代際印刷電路板布局變化，新的SOI天線調(diào)諧器保持引腳對引腳兼容。這有助于降低系統(tǒng)設計人員的工程成本。

關于SOI技術的改進，RON是衡量開關導通狀態(tài)電阻的指標，在當前一代中有所改善。COFF是開關關斷狀態(tài)電容的量度，也得到了改善。這兩種品質(zhì)因數(shù)都歸因于我們在表 1 中看到的整體天線效率。此外，當前一代改進了每個低、中和高頻段的所有目標規(guī)格。

低、中、高頻段測量比較數(shù)據(jù)

如表1所示，上一代調(diào)諧器難以滿足低頻段和高頻段的效率目標。部分原因是SOI COFF有損寄生電容。使用當前一代SOI可降低COFF電容。這減少了通過每個天線調(diào)諧器開關分支的信號泄漏。此外，當前一代的 RON 略有降低。這種改進可降低開關路徑導通時的開關電阻。RON和COFF的這些改進有助于開關隔離，減少信號損失并提高效率。

SOI技術世代的天線經(jīng)過調(diào)整，以優(yōu)化性能。請注意，天線調(diào)諧產(chǎn)品之間的COFF增量會導致天線響應的頻率偏移，在調(diào)諧每個頻段時應考慮這一點。由于這種頻移，調(diào)整了匹配電感的值，使天線諧振與所需頻段對齊。

如下表1所示，我們看到了上一代與當前一代的整體系統(tǒng)性能。當前一代在低、中、高頻段區(qū)域都顯示出系統(tǒng)天線性能的顯著提高。這進一步闡明了SOI技術品質(zhì)因數(shù)的增加。

上一代到當前一代的效率是各個感興趣波段的平均值。

表1：SOI/產(chǎn)品代數(shù)的比較數(shù)據(jù)

新開發(fā)中的一個共同主題是，每一代更新都改進了以前的設計。這與SOI技術沒有什么不同。每一代增強功能都傳遞到使用這種最新技術創(chuàng)造的產(chǎn)品上。SOI已經(jīng)存在了一段時間，并且已經(jīng)進行了許多技術改進。確保在設備設計中使用最新的尖端技術可能是擁有成功產(chǎn)品與否的區(qū)別。正如使用當前一代SOI將為您提供所需的天線效率，以滿足最終產(chǎn)品范圍，數(shù)據(jù)速度和容量一樣。

審核編輯：郭婷