利用新型调谐技术提高手机天线性能

加。

        头和手的影响、天线中的失配损耗、RF滤波器通带中的纹波，以及PA输出功率下降共同对手机天线发射出去的功率量造成严重影响。谐振点偏移的后果是电池寿命缩短、链接范围缩小和呼叫质量降低，并导致掉线数量增多。为解决这个问题，许多服务提供商都已建立了TRP(总辐射功率)和TIS(全向灵敏度)规范。要满足这些规范，在测试手机时须模拟实际使用情况(针对头和手)，而不是简单地在50Ω环境下完成传导性测量或在自由空间中对电话进行测试。

        自适应天线调谐有望成为满足这些新型TRP和TIS规范的好方法，天线调谐器可以不受环境的影响而使天线呈50Ω特性，并使系统的其它部分在最优条件下工作。尽管天线调谐器带来一些额外的插入损耗，但同未加入天线调谐器的情况相比，自适应天线调谐将极大地降低从调谐器输入端到天线输入端的总插入损耗(见图4)，进而改善性能。

图4：对自适应闭环系统的仿真显示，与未使用天线调谐器的系统(红线)相比，加入天线调谐器(蓝线)可降低插入损耗。

        多波段收发系统的天线要求自适应天线调谐电路能够在一直到波段边沿的整个波段内保证性能，能主动跟踪谐振点偏移并迅速把天线的谐振点调回来。这个调谐电路必须具有极高的线性度以避免产生谐波或互调失真，同时，还应该体积小并耐用，调谐比至少为3:1，整个电路的功耗应低于1mA。为了有效地改善性能，电路的插入损耗一定要小，因此品质因数(Q)至少应达到50。

新型数字可调电容器

        Peregrine半导体公司的设计人员已基于该公司的UltraCMOS工艺和HaRP创新设计开发出DuNE技术，并已申报专利。DuNE数字可调电容器(DTC)芯片是为满足天线调谐要求而设计的，它内含一些高Q值电容和一个串行接口，并具有偏置电压低和线性度高的优点。该器件采用倒装芯片封装，面向GSM/WCDMA手机的DuNE DTC的尺寸为1.36×0.81mm (见图5)。

图5：面向GSM/WCDMA应用的DuNE DTC器件倒装芯片外观图。

实测性能

        由于使用了完全绝缘的蓝宝石基底，与笨重的CMOS和SOI技术相比，UltraCMOS场效应晶体管(FET)的一个主要优势是可以叠在一起来处理高强度的RF功率。因而，它有能力处理+40dBm以上的功率，而且在处理高强度RF功率的同时不降低Q值或调谐比。

        该技术有潜力开发出满足众多应用系统和工作条件要求的DuNE DTC。目前已设计出电容范围为0.5pF到10pF、调谐比为3:1到6:1、分辨率为5位(32级)的DTC(见图6)。这些DTC可在1到2GHz范围内把Q值设定为40到80 (见图7)。除了在50Ω可处理>+38dBm的功率和开关速度优于5秒之外(见图8)，这些新型DTC的功耗约为100μA(低于一些替代调谐技术的幅度)。

图6：实测结果表明，5位DuNE DTC器件具有良好的线性调谐特性，电容范围为1.15到3.4pF(调谐比为3:1)。

图7：DuNE DTC器件的品质因数实测结果，在900MHz时其Q值为60-70。

图8： 当输入功率高达+40dBm时，三次谐波幅度低于-36dBm，满足GSM规范。

        基于成熟的设计模块和每周数百万出货量的工艺技术，DuNE技术可极大地扩展手机设计人员的选择空间。DTC的所有参数(电容值、调谐比、品质因数、功率处理能力)都可通过电路设计而不是材料工程来改变，从而大大加快了新型专用设计的开发进程。面向蜂窝电话和移动电视应用的DuNE DTC已经在试产阶段，计划在2009-2010年开始量产。这项先进的技术创新可以把完整的自适应天线调谐系统集成到单片中，进而极大地提高了新型手机设计的天线性能。