利用MEMS技术实现移动电话射频设计

2010-12-21 15:40:34来源: 电子工程专辑 关键字:MEMS  射频

    摘要射频(RF)设计目前最强大的趋势是推动可配置/免频带的无线和天线设计。使RF元件可以数位化重新配置的优点与需求逐渐增加,因此能够精确且数位化地控制频率和阻抗值,并持续对系统性能进行最佳化。

    如果一款移动电话设计要能实现未来用户所期望的各项广泛服务,创造性思维是不可或缺的;而许多产业观察者认为,微机电系统(MEMS)将是实现这种设计的下一波技术。

    事实上,MEMS元件的推出已证实了其在大量消费性市场应用中的实用性,例如麦克风和游戏机等。我们似乎可以归纳出一个结论:未能整合MEMS功能的系统就不算完整。因此,MEMS遂成为每一系统在实现其功能、弹性以及与外界互连时不可或缺的新类比元件。

    虽然摩尔定律描述了电晶体密度和运算能力的进展,但MEMS的整合将以较其更多倍的速度进展,并将许多原先需要混合建置的功能直接整合在晶片上。

    射频(RF)设计目前最强大的趋势是推动可配置/免频带的无线和天线设计。使RF元件可以数位化重新配置的优点与需求逐渐增加,因此能够精确且数位化地控制频率和阻抗值,并持续对系统性能进行最佳化。这种可配置的前端可在瞬间实现频率和通讯标准的切换,同时重复使用相同的信号路径。

    WiSpry公司藉由结合MEMS技术和主流半导体?程技术,打造出一款具有即时数位可调且具成本效益的低损耗RF电容器,实现了动态RF技术──真正的软体定义无线电,其RF前端可透过基频进行数位化控制,且所有特殊标准功能都以数位信号处理(DSP)编程方式载入。一旦前端成为数位可调式,大多数的RF工程作业就可以转向软体部份,因而大幅减少硬体设计/再设计的数量和成本,并缩短手动调整电路所花的时间。

    可编程前端RF可在多个平台上使用,且由于新的响应可被载入到平台的韧体中,因此它甚至可以提供一些‘未来验证标准’。

图1:未能整合MEMS功能的系统,似乎已称不上是一完整的系统

无线标准

    目前,大多数无线标准在频谱分配方案规定的频段内,采用两种频率光罩来进行数据的传送和接收──也称为频率双工。由于频谱分配存在地区性差异,加上全球彼此竞争的无线通讯标准数量庞大且快速革新,使得全球移动电话平台必须支援的频率数量倍增。尽可能有效地利用无线频谱,以及使用从前未用到的频谱来支援新服务,也在在引领频率双工的趋势发展。

    然而,为了能够接取到无线网路,各个装置必须实现的技术需求始终如一。事实上,用于RF前端的高性能硬体方案必须能够提供必要的选择性、线性度和隔离,同时对电路的插入损耗和功耗要求最小化。

    一个典型的例子是为整合了7个频段于一支手机中,至少需要5个独立的RF元件组(链),其中包括多个天线,另外还需要8掷或更高阶以上的开关用来选择所需的执行频段。

    当首款移动电话问世,当时还只是采用单频的无线设计,但手机用户对于能够远离座位拨打电话已感到相当兴奋,而RF设计人员也只需考虑单一的频率设计。

    然而,随著技术的快速进展,为了支援暴增的手机用户,双频手机顿时成了必备的功能。当用户开始携带手机旅行后,三频、四频和五频的手机设计随即成为一般的功能需求,并为设计人员增添了更多困扰。

    随著更多频段的增加,更多的RF设计途径变得越来越难以解决各项衍生出来的问题。体积、成本和复杂性的增加都还算是这些问题中最为简单的。

    频段覆盖范围是以趋近线性的速度而增加。首先,随著交换式解决方案随著射程数增加而持续改善,它以一种次线性的速度发展;其次,如同先前所述,每一代技术的进展都不断促使每一频段元件体积缩小且成本降低;再者,许多个别元件如今都被整合成模组,虽然减少了开销,但根本问题并未获得解决。

    如今,越来越多移动电话产业均体认到,单单沿用这个方案是无法解决问题的。除了复杂性、尺寸和成本问题外,多链路方案还会加重基础性能的限制。

    每一链路所对应的频段或多或少有一些不同的阻抗特性。如果每一链路都有独立的天线,整体链路便可以得到最佳化。然而,单独的天线既占空间、成本又高,而且具有显著的交叉藕合特性,因此,多条链路被迫以开关和滤波器结合成单一通道

    由于在共用电路时可能造成折衷,即使采用完美的开关,在加入新频段时还要保持所有频段的高性能也愈趋困难。

    另外,由于链路中的每个元件都有其特殊的固定频率响应,因此仅能实现次佳化的频带边缘性能。

关键字:MEMS  射频

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2010/1221/article_565.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:基于低压驱动RF MEMS开关的MEMS开关改进
下一篇:应用各种MEMS传感器实现手机差异化

论坛活动 E手掌握
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
MEMS
射频

小广播

独家专题更多

TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved