硅谷探秘:输入新鲜空气,Cavendish Kinectics可调RF天线助手机“阴霾尽散”

2014-10-11 18:02:48来源: EEWORLD

    在17世纪,有个叫Cavendish H的化学家,是他发现了氢元素,最先把氢气收集起来并进行认真研究。而氢元素作为氧气的一部分,虽然看不见但却是人类赖以生存的元素。Cavendish Kinectics作为硅谷一家规模不算大的厂商,一直定位于高端 LTE 多频多模手机应用的可调 RF 天线解决方案。而天线对于手机来说就像氧气一样不可或缺,好的天线是“新鲜空气”,而差的天线就像中国华北地区的雾霾对人体有害一样,严重影响手机通话和上网的质量。近日,在euroAsia媒体发布会上,Cavendish产品行销副总裁Lars Johnsson、行销EVP Larry Morrell、销售EVP Dan Smith、客户工程副总裁Paul Tornatta与EEWORLD记者分享了Cavendish Kinetics最新的技术方案,并宣布中兴旗下努比亚在其新的Z7 LTE智能手机中采用其SmarTune天线调谐解决方案。

    “第一夫人”彭丽媛在德国观看中德少年足球友谊赛的时候,使用了一款国产手机在现场拍照,该手机就是中兴努比亚Nubia Z5 mini(小牛)。真是有心栽花花不开,无心插柳柳成荫,小牛获得“国母手机”的头衔,并在国内外迅速蹿红,使得努比亚这家中兴通讯旗下名不见经传的互联网手机品牌异军突起。也因为它火了,很多国外厂商都愿意和中兴努比亚合作了,并且视为荣誉。
Johnsson十分坦诚地表示:“首款商业应用对于我们这类小公司来说很难,做进努比亚手机可以说是一个里程碑。”而这个知名成功案例无疑将为Cavendish Kinectics的腾飞插上有力的翅膀。努比亚Z7系列手机支持中国移动、联通、电信全网络,涵盖了TD-LTE、FDD LTE、TD-SCDMA、WCDMA、EVDO以及GSM网络,跨越了从850 MHz~2.7 GHz的15个频带。

解析天线效率的阻碍

    那么SmarTune到底凭什么打败诸多强被努比亚选中呢?首先要从智能手机的问题说起。智能手机越做越大,这对手机很多方面提出挑战。因为手机越大,信号就会减弱,会更耗电,对于喜欢刷“朋友圈”等上网的人来说,数据速度也不会变慢。例如支持10频以上的智能手机(中国移动规定其4G定制手机必须要支持5模13频)的无线性能已经比90年代有天线的手机降低了50%以上。那么在智能手机中的RF信号到底怎么了?

    从以下示意图,我们就找到了答案,信号传输的层太多,从LTE芯片模块-功率-放大器-滤波器-开关-天线,RF信号“过五关斩六将”后损耗严重,大约损耗了75%,而其中的80%都消耗在效率低下的天线上。

图1 RF信号从LTE芯片模块-功率-放大器-滤波器-开关-天线的损耗

   天线尺寸和LTE频谱抹杀了天线性能。一方面,手机显示屏越来越大、越来越薄,导致天线的体积缩小(从 1200立方毫米缩小至500~700立方毫米),而小的天线尺寸就意味着低效率,可以参考公式:效率≈尺寸或波长/带宽。另一方面,LTE部署在新的RF频带中,包括1/2/3/4/5/7/8/12/17/20/29/34/38/39/40/41、GSM/CDMA/TD-SCDMA/TD-LTE/FDD-LTE(5模16频),这意味着天线覆盖了更宽的带宽,按照之前的公式可知,带宽越大效率越低。

    什么决定了智能手机天线效率?智能手机天线在信号波长与天线长度匹配处的频率有峰值,改变频率也将改变波长,导致天线效率的大幅度衰减。怎样增加天线效率?就是让天线一直处在峰值,即实时改变天线长度以与信号波长匹配匹配。

SmarTune助RF信号“过五关斩六将”

    针对RF信号的阻碍源,Cavendish 设计了可调的功率放大器和可调的滤波器(增加了频率覆盖和效率),再加上只有1/10插入损耗的开关共同造就了可调的天线。Cavendish Kinetics的SmarTune方案可以提升3倍的性能,而且RF MEMS接近0损耗,32个电容可以无缝调谐进任何频段。通过改变谐振频率,SmarTune方案能一直最优匹配工作频率。

    Cavendish的RF MEMS的别具一格源自晶圆级封装、双向Switchlette驱动以及Switchlette阵列星座。SmarTune只有2平方毫米,且不需要其他组件,这使得他们轻松满足现有设计挑战。MEMS产品通常需要无晶圆厂商自身拥有很强的制造技术,Cavendish的RF MEMS选择了TowerJazz做代工,但其自身拥有专利的NanoMech MEMS技术及射频互连工艺,在制造环节也充分保障产品的可靠性。SmarTuners已经通过超过500亿个周期的测试,充分证明了其准确性和可靠性,而竞争产品通常只有几亿个周期的测试而已。

    结合其可调RF解决方案,可提供3G和4G系统的优化的RF信号,以提高数据吞吐量和网络效率;减少了元件数量;通过降低尝试率和掉话率,显著提高了移动运营商的网络效率;增加了3G、4G无线设备用户浏览网络和语音感受。

    Cavendish的SmarTune能够给包括OEM厂商、操作者和用户在内的整个生态系统带来福音。Cavendish的路线图就是让所有RF应用都采用RF MEMS,那么打入中国市场已经让他成功了一半。


    全球现代科技的创新之源无疑是美国的硅谷。在硅谷,集结着美国各地和世界各国的科技人员达100万以上,美国科学院院士在硅谷任职的就有近千人,获诺贝尔奖的科学家就达30多人。作为电子行业领先媒体,EEWORLD专程前往美国硅谷,探访全球顶级的芯片公司,从科学研究、技术开发和生产营销等诸多方面发掘他们的优点,为中国读者带来最新鲜的技术报道,为中国科技特别是集成电路产业做出贡献。

关键字:RF天线  Cavendish  Kinectics

编辑:chenyy 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2014/1011/article_12622.html
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