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利用MEMS技术实现移动电话射频设计

时期:2022-10-15 00:18 点击数:
本文摘要:如果一款移动电话设计要能构建未来用户所希望的各项普遍服务,创造性思维是不可或缺的;而许多产业观察者指出,微机电系统(MEMS)将是构建这种设计的下一波技术。 事实上,MEMS元件的发售已证实了其在大量消费性市场应用于中的实用性,例如麦克风和游戏机等。我们或许可以概括出有一个结论:没能统合MEMS功能的系统就远比原始。因此,MEMS欲沦为每一系统在构建其功能、弹性以及与外界点对点时不可或缺的新转换元件。

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如果一款移动电话设计要能构建未来用户所希望的各项普遍服务,创造性思维是不可或缺的;而许多产业观察者指出,微机电系统(MEMS)将是构建这种设计的下一波技术。  事实上,MEMS元件的发售已证实了其在大量消费性市场应用于中的实用性,例如麦克风和游戏机等。我们或许可以概括出有一个结论:没能统合MEMS功能的系统就远比原始。因此,MEMS欲沦为每一系统在构建其功能、弹性以及与外界点对点时不可或缺的新转换元件。

  虽然摩尔定律叙述了电晶体密度和运算能力的进展,但MEMS的统合将以较其更加多倍的速度进展,并将许多原本必须混合规画的功能必要统合在晶片上。  射频(RF)设计目前最强劲的趋势是推展可配备/免除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市场需求渐渐减少,因此需要准确且数位化地掌控频率和电阻值,并持续对系统性能展开最佳化。

这种可配备的前端可在瞬间构建频率和通讯标准的转换,同时重复使用完全相同的信号路径。  WiSpry公司藉由融合MEMS技术和主流半导体製程技术,打造出一款具备即时数位固定式且不具成本效益的低损耗RF电容器,构建了动态RF技术──确实的软体定义无线电,其RF前端可利用基频展开数位化掌控,且所有类似标准功能都以数位信号处理(DSP)编程方式写入。一旦前端沦为数位可调式,大多数的RF工程作业就可以改向软体部份,因而大幅度增加硬体设计/再行设计的数量和成本,并延长手动调整电路所花的时间。

  可编程前端RF可在多个平台上用于,且由于新的号召可被写入到平台的韧体中,因此它甚至可以获取一些未来检验标准。    图1:没能统合MEMS功能的系统,或许已称得上是一原始的系统  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,使用两种频率光罩来展开数据的传输和接管──也称作频率双工。

由于频谱分配不存在地区性差异,再加全球彼此竞争的无线通讯标准数量可观且较慢革新,使得全球移动电话平台必需提供支援的频率数量大幅提高。尽量有效地利用无线频谱,以及用于从前并未中用的频谱来提供支援新的服务,也在在引导频率双工的趋势发展。  然而,为了需要ISP到无线网路,各个装置必需构建的技术市场需求始终如一。

事实上,用作RF前端的高性能硬体方案必需需要获取适当的选择性、线性度和隔绝,同时对电路的插入损耗和功耗拒绝最小化。  一个典型的例子是为统合了7个频段于一支手机中,最少必须5个独立国家的RF元件组(链),其中还包括多个天线,另外还必须8抛掷或更加高阶以上的电源用来自由选择所需的继续执行频段。

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  当首款移动电话问世,当时还只是使用单频的无线设计,但手机用户对于需要靠近座位电话电话已深感非常激动,而RF设计人员也只需考虑到单一的频率设计。  然而,随著技术的较慢进展,为了提供支援激增的手机用户,双频手机忽然出了不可或缺的功能。当用户开始装载手机旅行后,三频、四频和五频的手机设计旋即沦为一般的功能市场需求,并为设计人员加添了更好后遗症。

  随著更加多频段的减少,更好的RF设计途径显得更加难以解决各项派生出来的问题。体积、成本和复杂性的减少都还却是这些问题中尤为非常简单的。

  频段覆盖范围是以无穷大线性的速度而减少。首先,随著交换式解决方案随著射程数减少而持续改善,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大大促成每一频段元件体积增大且成本减少;再者,许多个别元件如今都被统合成模组,虽然增加了支出,但显然问题未取得解决问题。

  如今,更加多移动电话产业皆认识到,起码延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,多链路方案还不会减轻基础性能的容许。  每一链路所对应的频段某种程度有一些有所不同的电阻特性。

如果每一链路都有独立国家的天线,整体链路之后可以获得最佳化。然而,分开的天线既占到空间、成本又低,而且具备明显的交叉藕合特性,因此,多条链路不得不以电源和滤波器融合成单一地下通道。  由于在共用电路时有可能导致折中,即使使用极致的电源,在重新加入新的频段时还要维持所有频段的高性能也日趋艰难。

  另外,由于链路中的每个元件都有其类似的相同频率响应,因此仅有能构建次佳化的频带边缘性能。  单链路解决方案  如果使用可调式的RF前端元件,那麼上述所有问题都可以防止,尤其是针对目前所用于的地下通道可展开单链路最佳化。  单链路方案的益处于是以取得普遍的尊重,但在其规画过程依旧面对挑战。

  可调式前端元件的研究已发展了数十年,但这项不可或缺的技术直到目前才渐渐成熟期。传统的问题主要出有在尺寸、成本、可重复性、可靠性和性能方面,各个问题在早期也都取得部份的解决问题;然而WiSpry公司首度为市场带给原始的解决方案,并限于于低成本的量产市场。


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