RF小型化,越小越好
为了提供全球覆盖和满足市场的需求,智能手机,平板电脑和其他移动设备必须支持多个射频频段比以往任何时候,并配备了越来越多的无线功能。尽管他们的RF电路变得越来越复杂的事实,这些设备必须保持为紧凑如果不是更紧凑,每个新的模式。考虑到这一点,设计师们认识到,高频率的好处之一是,组件可以变得更小。具体来说,天线和电感器可以收缩到表面贴装和PCB尺寸。集成电路,也能做出贡献,并促成了这一收缩巨星工艺几何尺寸允许的完整的RF部分的无缝融合数字功能与RF调制,解调,天线匹配,和波传播的模拟领域的整合。
本文着眼于一些关键部件和系统,这将使下一代无线链路的设计的小型化(你好,物联网!),以提供更小,更高效的无线电和无线电子系统。在这第1部分中,我们看到了集成多个分立元件成更小,表面贴装的版本,节省空间和成本,提高性能的最新无源元件。
这些组件都与现代的,高度集成的标准无线链路收发器芯片已经提供了小尺寸的解决方案非常有用。由于这些既定的标准是他们的第三或第四代,集成无源器件高度优化,包括微型前端,过滤器,非平衡变压器和其他各种部件,可以为单一标准的解决方案,如无线网络连接,或多种标准协议,如Wi-Fi无线蓝牙组合。
让我们分离
如果你已经在过去解决无线电项目,你知道,分立和无源元件设计的一个组成部分;从前端天线匹配到紧公差混频器,振荡器,变压器,调制器,滤波器,开关,双工器,等等。虽然许多这些功能可作为一个组成部分,这可能是不可取的,尤其是在发展。例如,总是需要的过滤器,以对带外的信号鉴别和衰减下来,以非常低的水平,同时保持全功率在感兴趣的频带。离散滤波器的类别包括集中LC,电介质,和SAW(表1)。
Lumped L/C |
Dielectric |
SAW |
|
Loss |
Fair (3-5 dB) |
Best (2-3 dB) |
Good (2-4 dB) |
Attenuation |
Good |
Good |
Best (sharp rolloff) |
Size (WxL) |
Fair (200-400 mm²) |
Good (20-50 mm²) |
Best (5-14 mm²) |
Power |
Watts |
Several Watts |
0.01-1 W |
Frequency |
<0.5 GHz |
0.7-5 GHz |
0.7-5 GHz |
表1:单片型滤波器的特性。
而简单的过滤器可以由几个非常小的电阻,电容,和电感器,多个阶段和极点可以通过使用更复杂的结构来实现。
集成电路不要做出最好的过滤器。可以使用CMOS工艺技术制造的典型电感的Q是小于10与铜金属化技术,这可以的问题是,以尽量减少插入损耗,需要在几百的Q值增加一倍至约20。目前,只有分立滤波器能做到这一点。
过滤器用于整个无线电内部和硅阻挡外(图1)。这里,需要在天线匹配和信号路径外部滤波器,以允许接收被剥离和传输数据的数据传递,很少或没有衰减。这是特别重要的,当一个天线被用于发送和接收,或用于与一个以上的协议。
RF滤波器的图像
图1:广泛需要内部和RF收发器以外的过滤器。外部分立器件的更好的性能使内部IF和基带滤波器,分享不同的协议和乐队之间的共同路径。
对于这两种标准的"现在使用"无线电设备,以及新一代的收音机一样,约翰森的2450BP07A0100T单芯片带通滤波器的体积更小集成滤波器块高度优化 - 在这种情况下,对于无线网络的2.4 GHz频段。
需要注意的是更好的元件匹配是可以实现这些单片组件。这是因为它是更难匹配元件特性带有在不同的制造运行制造的部件。其结果是,这些组合部件可以表现出更高的公差比容易实现使用分立元件。
在这种情况下,0402的外形尺寸提供了100兆赫带宽具有紧缩2.45GHz的中心频率用一个非常小的1×0.5毫米面积和0.43毫米的高度。与组合件的另一个很好的因素是零部件的方向往往可以采取三维叠层中的优势,以减少阶段之间的噪声和干扰。
约翰森提供产品培训模块描述集成的单芯片滤波器如何通过制造过程中提供更好的性能,可靠性和一致性。采取
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