Selección de Interruptores de Sintonización de Antenas para Sistemas 5G

Con el próximo despliegue de 5G, los smartphones utilizarán más bandas de frecuencia, modos y características que nunca. Esto significa que los nuevos smartphones necesitarán tener arreglos de al menos cuatro antenas, mientras que algunos tendrán más de ocho en un arreglo. Además de eso, los desarrolladores de hardware enfrentan desafíos para empaquetar todo en los factores de forma de los smartphones.

Es por esto que nunca ha sido tan desafiante idear soluciones adecuadas de interfaz frontal de radiofrecuencia (RFFE) para estos dispositivos. Los nuevos transmisores y antenas utilizarán la agregación de portadoras para proporcionar tasas de datos más altas, así como aprovechar Wi-Fi MIMO y 4x4 MIMO. Aquí es donde entra en juego la sintonización de antenas. Esta característica puede aumentar el rango de frecuencia, lo que significa que el rendimiento será mejorado. Gracias a estos interruptores, las antenas pueden usar frecuencias de 600 Mhz a 6 GHz, lo que cubre tanto las bandas 5G como LTE.

Sintonización de Apertura vs. Sintonización de Impedancia

Si una antena no está perfectamente sintonizada a una frecuencia deseada, será menos eficiente. Al aumentar la eficiencia de una antena, aumentas su sensibilidad y por lo tanto su rango utilizable, lo que reduce el consumo de energía en el teléfono móvil. Hay dos enfoques que puedes usar para la sintonización de antenas:

• Sintonización de apertura: este enfoque puede aumentar la sensibilidad isotrópica y la potencia radiada optimizando la eficiencia para recibir y transmitir comunicaciones en frecuencias específicas. En esencia, esto sintoniza las frecuencias de resonancia de la antena a valores deseados ajustando la capacitancia y/o inductancia equivalente en la antena.

• Sintonización de impedancia: la idea es aumentar la transferencia de potencia entre la antena y el RFFE. La sintonización de impedancia se utiliza normalmente con la duplexación por división de frecuencia (FDD) para ampliar el ancho de banda de una antena dentro de un rango particular para que pueda recibir/transmitir con inserción/retorno uniforme en una banda de frecuencia específica. Ajustar el espectro de impedancia (de ahí el nombre "sintonización de impedancia") aumentará la sensibilidad isotrópica y la potencia radiada, así como disminuirá la pérdida por desajuste. Este enfoque puede ayudar a neutralizar factores ambientales, como el usuario sosteniendo su smartphone.

El Papel Vital de los Sistemas de Antenas Avanzadas en las Redes 5G

5G Americas publicó un documento técnico que se centra en explorar las últimas tendencias tecnológicas y posibles mejoras en sistemas de antenas avanzadas para 5G. Las tasas de datos promedio deberían estar alrededor de 100+ Mbps, y las tasas pico pueden llegar a un asombroso 20 Gbps. Según el documento técnico, se espera que el aumento en la eficiencia de la red y la capacidad de tráfico sea de 100x, mientras que la latencia de la red debería disminuir en un factor de 10 en comparación con 4G.

Los sistemas de antenas avanzados jugarán un papel integral en el desarrollo y despliegue de las redes 5G. La conformación de haces, el cambio y la gestión aumentarán la capacidad y cobertura. El MIMO masivo es capaz de aumentar la capacidad manteniendo los mismos elementos de antena. El libro blanco de 5G Americas también discute la eventual transición a frecuencias más altas usando arreglos de radio integrados con más de 100 elementos de antena y transceptores. La implementación inicial utilizará hasta 6 GHz, cubriendo el espectro LTE existente mientras se desarrollan nuevas tecnologías. Aquí hay algunas soluciones de ajuste de antena que pueden apoyar a los dispositivos destinados para la implementación inicial de 5G:

Qualcomm QTM525 Módulo de Antena 5G mmWave

Qualcomm es una empresa de renombre conocida por sus productos innovadores en el mundo de la tecnología y la comunicación. Recientemente anunciaron un nuevo paquete de productos RFFE (RF front-end) destinado a dispositivos móviles 5G. Su solución extensiva está destinada a trabajar junto con el módem 5G Snapdragon X55 de Qualcomm. El nuevo sistema debería beneficiar tanto a los operadores móviles como a los clientes. Los operadores apreciarán la mejora en la cobertura y capacidad de la red, mientras que los usuarios esperarán con ansias smartphones con impresionantes velocidades de datos, calidad de llamada y fiabilidad.

El nuevo módulo de antena QTM525 5G mmWave y módem Snapdragon X55 5G de Qualcomm. Fuente: ARSTechnica.

La solución de Qualcomm entregará módulos PA que trabajan con el sistema de seguimiento de envolvente QET6100 de Qualcomm. La solución también incluirá el módulo PA de banda alta/media QPM5670 con un LNA integrado, filtros, interruptor y hexaplexor 5G, así como un módulo de banda baja con características como la conectividad dual.

Skyworks SKY19256-701LF

Skyworks ha diseñado numerosas soluciones de interruptores de antena a lo largo de los años, incluyendo el SKY19256-701LF. El SKY19247-686LF es un interruptor de ajuste comparable que opera hasta 2.7 GHz. Este producto en particular es un interruptor de ajuste de apertura. La amplia cobertura de banda va desde 600 MHz hasta 6 GHz, lo que lo hace útil para numerosas plataformas móviles que trabajan dentro de esas frecuencias. Este interruptor de ajuste de antena incluye un arreglo de 4 interruptores de un polo, un tiro que pueden servir aplicaciones con una resistencia en estado activo extremadamente baja (1.1 Ohm) y una capacitancia en estado inactivo (0.145 pF).

Un diagrama funcional del avanzado interruptor de sintonización de antena de apertura SKY5−9256-701LF. Del datasheet de SKY19256-701LF.

Infineon BGSA13GN10

Infineon es otra compañía bien conocida que está desarrollando un conjunto completo de soluciones para apoyar el despliegue de 5G. El interruptor de sintonización de antena de apertura de un solo tiro y triple lanzamiento BGSA13GN10 soporta frecuencias de 500 MHz a 5 GHz con hasta 48 V de voltaje de salida RF (entrega de potencia de 39 dBm). Esto coloca al producto a la par con otros interruptores de sintonización de antena diseñados para apoyar el despliegue inicial de 5G.

Un diagrama funcional del interruptor de sintonización de antena de apertura BGSA13GN10. Del datasheet de BGSA13GN10.

Las telecomunicaciones están evolucionando rápidamente, y los diseñadores de productos móviles necesitan toda la tecnología adecuada para asegurar que los nuevos dispositivos se mantengan al día con la transición a 5G. Puedes encontrar cualquiera de los interruptores de sintonización de antena descritos aquí y muchos otros componentes RFFE en Octopart.

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