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无线领域的射频调谐技术方案

作者:时间:2018-09-14来源:网络收藏

随着移动设备与技术的不断创新与发展,手机作为最普通的移动工具,其市场需求的不断扩大与竞争环境的日益成熟吸引了大批手机制造商的眼球。在无线3G时代的背景下,手机制造商将技术不断投入到开发能够支持更多频段和精简架构的手机上,将3G手机中使用的GSM、EDGE、WCDMA和HSPA等多种频段和空中接口模块整合在一个高度集成、经过优化的RF模块中。对RF芯片技术的不断完善与升级已经成为3G手机设计方案的关键。然而随着手机尺寸的不断减小以及用户对手机性能期待度的提高,传统手机集成电路和组件逐渐成为无线通信发展的限制。在这种技术瓶颈下,专注于生产手机薄膜材料的Paratek公司引起了业界的关注。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/389149.htm

成立于1998年的Paratek公司是一家位于新罕布什尔州的私营企业。Paratek公司的投资者包括了北极星创投(Polaris Venture)等一些风险投资公司和欧洲最大的芯片厂商意法半导体。从成立之初起,Paretek公司就专注于专有的可调谐RF材料技术(ParaScan)的研究,开发出的该种薄膜材料可以用于生产可改善手机性能的集成电路和其它组件,同时也可以减少天线等手机组件的数量和尺寸,满足了每一个RF的前端需求标准,并成功解决了降低功耗、增强调谐范围和高Q值等众多技术问题。 ParaScan作为Paratek的基础技术,为无线领域提供了全新的调谐技术解决方案。

领跑调谐技术

Paratek公司专为无线移动设备设计和制造具有自适应性的前端元件解决方案。Paratek的产品为兼容多模式和多波段的操作实现了三个方面的应用:

1.自适应阻抗匹配模块(AIMM)

2.宽带滤波器和预选的前端设备

3.无线电天线频率调谐器(RAFT)

领先的材料技术

Paratek公司的所有产品都是基于两种被称为ParaScan和ParaStak的专有可调材料技术。ParaScan技术主要是通过生产一系列专用的复合陶瓷材料,实现无源ParaTune调谐器IC的设计,这些可调电容电路进而被用于过滤器、功率放大器芯片、自适应天线匹配电路和移相器等。作为Paratek的基础技术,ParaScan为无线领域提供了全新的调谐技术。

ParaStak可调频材料技术最引人注目的特点就是它复杂的电路和极小的体积。ParaStak在一个单一封装中使用业界标准的部件和技术,将ASIC芯片和无源器件结合。该技术与RF和数字ASIC器件协同工作,并采用了专有的3-D叠加和小型化组件及其功能块。ParaStak的小封装和较少的引脚意味着卓越的性能和高度微型化成本的减少。

核心材料ParaScan和核心产品ParaTune

ParaScan和ParaStak共同形成了产品和解决方案的基础。同时,ParaStak的自适应阻抗匹配技术在改善功率放大器的效率、线性,链路余量,天线的尺寸和电池寿命的同时也改善了所有调制协议下整个系统的能量传递。

由于单一的天线只能覆盖固定的频率范围,电子设计师们往往被迫需要多种天线以覆盖更广泛的带宽。这种情况直接阻碍了超薄手机的造型需求。RAFT(Radio Antenna Frequency Tuners,无线电天线频率调谐器)技术以其可大幅缩小天线体积而备受重视。RATF取代了传统天线的馈电点上的固定元件,最大化每个波段的能量移交,使得天线体积更小,性能提高并实现了多波段额自适应性。

更好的无线通信

Paratek的产品将允许客户在无线通信行业实现以下目标:

1) 客户可以依靠仅有的一个可调天线发送和接收多个频段的信号。高度微型化和高效率的天线将匹配任何通讯波段。这种调谐功能将显著提升下一代商业移动设备和依托软件的政府/军用无线电设备的性能;

2) 对抗阻抗不匹配的影响。Paratek的自适应阻抗匹配模块(AIMM)在自动感失配条件下,可瞬间调整阻抗50欧姆。这个闭环系统具有广泛的可调谐自我纠正控制功能,以优化天线和任何移动设备环境的功率放大器的性能。

3) 延长电池寿命,减少部件数量。使用AIMM模块,通过整合、优化的负载匹配不同频段和运作模式可调谐功率放大器,可以显著提高移动手机的电池寿命。

4) 充分利用新的宽带滤波器。Paratek提供的基于固定过滤技术的宽带滤波器可帮助客户减少尺寸,减轻重量,降低功耗。Paratek已交付和部署的过滤器可在30至450MHz,225-960MHZ和1350-2500MHz频段之间运作。同时Paretek正在不断优化方案以扩大频率覆盖到5GHz并最终实现到20GHz的目标。

ParaScan调谐技术的创新型材料

ParaScan是Paratek公司发明的一种调谐专用的薄膜材料, ParaScan也是一个整合的专利,包括一系列复合薄膜陶瓷材料,其介电常数可随着不同直流电压而变化。ParaScan是可调的IC ParaTune系列的基础技术,它可以在短时间内生产大量的配置ParaTune调谐器IC,以满足特定客户的需求。同时也可以灵活地应用在无线元件和产品的设计中,提高生产效率。

ParaScan的性能与优势

电压可调的ParaScan具有特殊的性能,包括出色的线性度、谐波性能,极低功耗以及高Q值(1001GHz和2 GHz时超过80)。ParaScan还可以提供高电容密度(大于70 dBm的IP3),同时开关速度非常快。使用ParaScan作为材料生产的电路,由于掺杂了可调元素,可以为多种元件提供支持,这些产品可被应用于可调谐滤波器、天线和功率放大器匹配电路,自适应阻抗匹配模块(AIMM)等。其结果是产生了电压可调的RF前端元件和下一代无线产品,包括移动设备天线的新产品类。

与其它传统的电容调谐方法(如基于MEMS的集成电路,变容二极管和砷化镓)不同,ParaScan的功能不断调整,同时保持超快速响应时间并使用行业标准的包装。ParaScan最重要的一个优势是通过一系列阻抗以实现低损失调整,这将使新一代的无线产品可以更好地发挥性能,并且反应更加迅速。

与半导体调谐二极管相比,ParaScan(以及使用ParaScan生产的Paratek集成电路)能够提供更好的线性度,更大的谐波抑制,更高的功率处理能力以及小于100nA的漏电流。ParaScan减少了RF损失,降低了介电击穿的概率,因此最大限度地减少了漏电流,最终延长了元件寿命和产品的可靠性。相比纯BST材料,由于专有掺杂ParaScan材料,Paratek已成功使漏电流下降到非常低的水平。设计工程师们将可以在他们的下一代无线应用中使用ParaScan,并享受其带来的性能改善。

产品的用户满意度

ParaScan被用于生产可调ParaTune系列IC,这些产品都属于Paratek且为集成可调谐产品提供了基本构建块,这些产品包括AIMM( AdapTIve Impedance Matching Module,自适应阻抗匹配模块)和RAFT(Radio Antenna Frequency Tuner,无线电天线频率调谐器)。AIMM和RAFT将无线设备的功能和性能提升到一个新的水平。使用AIMM或RAFT,现有的多波段天线设计将被优化,这意味着在所有操作模式下具有更好的3G性能。使用手机的用户将体验更长的通话时间、更持久耐用的电池寿命、较少遗漏或掉线等众多优势。运营商将能够提供比以往任何时候都有利可图,内容丰富且更加可靠的应用服务。性能更好的手机,也将帮助运营商减少他们的基础设施的投资。更妙的是,得益于调谐功能,用户最青睐的小而薄的手机将拥有比以往任何时候都优秀的性能。

Paratek 始终坚持与客户协同合作,时刻仔细聆听客户的需求和改进意见,然后调整技术以适应客户的项目进行。虽然客户的需求不同,但Paratek的方案具有极强的自适应,因此可以很容易地对方案进行微调以适应特定的工作频段,频率范围和行业协议。

携手打造无线通信新高度

Paratek以其领先的调谐技术以及优质的客户服务赢得了业界广泛的认可与信赖,无论是商业手机客户还是政府机关,都有过众多成功的实践案例。公司现正与几个主要的OEM厂商合作,同时还与大多数供应美军移动无线台的主要承建商建立了合作关系。Paratek的主要技术已经获得了全球手机市场的青睐。

作为高性能智能卡天线和可调频RF前端供应商,Paratek Microwave公司已经和In-Q-Tel签署了一项策略投资和发展协议,后者是一家来自美国CIA情报局的创投资金。据称,透过使用Paratek公司的ParaScan材料技术,可以在一定范围内进行电子调频,并且扫描天线电波。Paratek公司的技术适用于可调电容器、滤波器、前端选频器和相位转换器,OEM厂商可以用来设计小型化的无线前端和智能卡天线。In-Q-Tel执行长Gilman Louie表示:“Paratek公司的商业应用和政府之间有绝佳的合作前景,利用Paratek的可调材料技术和小型化3D封装经验,可以用在软件定义、频率感应无线接收和无线组件。”

另外,Paratek和意法半导体宣布达成战略合作伙伴关系,共同向手机市场提供可调谐产品。凭借意法半导体在IPADTM(无源有源一体化器件)领域的多年研发经验和全球市场龙头地位,合作双方将在高质量、高可靠性的可调谐电容器内实现 ParaScan技术。新产品可让手机实现动态调节阻抗匹配,从而提高功率放大器的能效,延长电池使用时间,同时减少电话掉线或未接呼叫的概率。意法半导体在无线便携应用中的技术让完整系统解决方案的大规模生产成为现实。

Paratek 黑莓手机厂商被RIM收购

2012年三月黑莓手机厂商RIM已经收购了Paratek Microwave公司。黑莓公司当时称:“Paratek公司的自适应无线电频率技术能够改善手机电话质量和延长电池使用寿命。Paratek的调频技术有可能帮助RIM的黑莓(BlackBerry)设备更快上传和下载大量数据”。



关键词: 通信 射频

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