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智能手机共存解决方案协同合作使用共用天线

作者:时间:2017-06-08来源:网络收藏

当今的必须为用户提供越来越多的连接选项。爱普科斯(EPCOS)共存解决方案采用先进技术,适用范围极广,可以确保蜂窝网络服务、和WLAN(无线区网)的同时运行。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201706/351019.htm


和RF部件的生产商而言,多个通信服务在小型移动设备上的共存意味着一系列复杂的RF挑战。今天的通常必须支持很宽频率范围内的一系列蜂窝和无线网络服务。如除了GSM、UMTS或LTE等蜂窝服务,智能手机还必须提供和蓝牙/无线区网连接能力。为了节省空间并提高性能,标准结构提倡Tx(发送)和Rx(接收)都使用蜂窝天线,而单独接收使用分集式天线。如图1所示,典型的分集式天线必须支持、无线区网以及蜂窝频段。



图1从分集式天线提取GPS和WLAN(无线区网)信号的基本原理


智能手机中的RF挑战是用户期望的综合:智能手机不仅必须超薄紧凑,这些多频段、多功能设备还要能提供基于RF服务的全部功能。换句话说,用户期望上传一个大文件的同时,还可以通过LTE打电话,并能同时使用GPS进行导航,所有这些都要同时进行,不能有延迟,性能上也不能打折扣。用户的这些期望对智能手机的RF过滤及处理提出了很高的要求,尤其是对于用来从分集式天线提取GPS和WLAN(无线区网)信号的滤波器和模块。基于支持蜂窝、GPS和WLAN(无线区网)操作所需的频段,RF设计必须解决3个主要的共存挑战(图2):



图2智能手机中的共存挑战


●极相邻通信频段(≤20MHz)的干扰来自低频段蜂窝

●发送信号的GPS信号的二次谐波干扰来自无线区网

●发送信号的GPS信号的互调制干扰

共存案例1:极相邻频段

频谱是一个有限的资源。随着通信服务和协议的不断增加,频谱也变得日益密集。特别是WLAN(无线区网)和蓝牙使用的频段是从新频段7以及LTE蜂窝服务使用的频段40和41中分离出来,频率分离间隔不超过20MHz.在这种情况下,对蜂窝和WLAN(无线)频带的RF滤波器就提出了很高的要求。RF滤波器必须能够阻止无线和高频段蜂窝信号彼此之间的干扰。这就需要RF滤波器选择性高且插入损耗小。高效的RF过滤还会影响智能手机的耗电量。使相邻频段的干扰最小意味着降低传输功率且不影响性能。

共存案例2:可靠的二次谐波过滤谐波效应是智能手机RF设计的主要挑战。

卫星导航系统如GPS、俄罗斯的GLONASS以及中国北斗(也叫指南针),工作频率范围为1561MHz至1605MHz.此外,导航接收器的信号强度很弱。这样,导航信号就很容易受到低频段蜂窝发送信号的二次谐波干扰,该谐波是从主天线耦合到分集式天线。因此,对于使用高线性SAW滤波器的整个GPS接收路径都需要额外的过滤,再加上(LNA),就可以阻止这些低频段蜂窝信号干扰GPS信号。

共存案例3:互调制影响的可靠过滤

由于分集式天线还可用于发送WLAN无线区网信号,WLAN(无线区网信号和低频段蜂窝信号的频率差就会产生交互调变,从而干扰GPS接收信号。这些非线性影响会严重危害GPS性能,特别是无线发送信号通常都比GPS信号强150dB以上。高效过滤也要求高线性滤波器和放大器。

提取器如何在多频段使用单根天线发送和接收信号时,就需要用到所谓的提取器。这些频率复用器将接收信号(如蜂窝、GPS)分离,这样就可以使用不同的接收器接收不同的信号。几年前爱普科斯(EPCOS)就已经开始率先研发GPS提取器。比如,GPS提取器结合了GPS带通滤波器和GPS陷波滤波器。带通滤波器只允许GPS频带通过至GPS接收器,而陷波滤波器只允许蜂窝信号通过至蜂窝接收器。图3显示了一个典型的GPS提取器,该提取器有带通滤波器(1575MHzGPS信号)和陷波滤波器(1575MHz,在蜂窝口阻止GPS信号)。



图3 GPS提取器的基本电路图

使用无线区网带通滤波器取代GPS带通滤波器,可以以类似方式实现WLAN(无线区网)提取器。还可以设计GPS+无线提取器组合至单个复用器,这样就可以同时提取GPS和无线区网信号。图3显示了GPS+无线区网提取器组合,其特性是2个带通滤波器(用于GPS和无线区网频带,频率分别为1575MHz和2450MHz)和一个用于2个频带的双陷波滤波器。


高性能共存解决方案

TDK公司利用这些信号提取概念建立了一系列创新的共存解决方案,这些方案是专为智能手机使用而设计。我们已将主要产品的案例总结在表中。

2年前发布的爱普科斯(EPCOS)首款无线区网/蓝牙BAW滤波器(B9604)是领先的滤波器解决方案之一,用于LTE频带7的手机。新型爱普科斯(EPCOS)LS70滤波器汲取了首款滤波器的成功经验,其滤波性能已经大幅提高。该新型滤波器使用先进的第二代BAW技术(BAW2),从而获得了更好的Q因数,插入损耗比B9604明显降低,封装尺寸也更小。小型印刷尺寸只有1.1mm×0.9mm,且LS70的1109封装也超薄,高度只有0.4mm.

爱普科斯(EPCOS)无线共存产品

共存案例1,使用专用无线区网天线


解决方案


爱普科斯(EPCOS)LS70BT/无线区网BAW滤波器

特性

●一流的性能和大小

●第二代BAW技术(BAW2),用于改进Q因数

●良好的插入损耗及高频带外抑制

●小型1109CSSP?封装(1.1mm×0.9mm×0.4mm)

共存案例2,使用共用GPS/分集式天线

解决方案

爱普科斯(EPCOS)R157GPS-GLONASS-北斗前端模块

特性

●高线性SAWGPS-GLONASS提取器

●低噪因数与低电流的

●集成匹配和线性增强电路

●小型封装(2.5mm×2.5mm×0.8mm)

新的爱普科斯(EPCOS)R159GPS/GLONASS前端模块是一个完全集成的前端解决方案,允许蜂窝接收器和GPS接收器共用蜂窝分集式天线。该新模块组合了用于GPS和GLONASS(频率范围为1575MHz至1605MHz,单个封装尺寸为2.5mm×2.5mm×0.8mm)的LNA和低噪SAWGPS/GLONASS提取器。此外,该新模块采用了集成匹配和线性增强电路,无需要其他额外部件爱普科斯(EPCOS)R157GPS/GLONASS/北斗前端模块(支持GPS、GLONASS和北斗、蜂窝服务以及无线区网)代表了目前最先进的GPS前端解决方案。该模块整合了最新的GPS/GLONASS/北斗声表滤波器,线性增强电路,以及超低噪声系数与低电流的。该小型模块,尺寸仅为2.5mm×2.5mm×0.8mm.R157的模块封装采用金属电镀覆层,可以保护GPS接收路径,阻止杂散信号(通过空中接口接收)干扰GPS接收链。另外,R157完全屏蔽,可以为GPS接收路径提供对热噪级别信号的最佳灵敏度。



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