Selezione dell'interruttore di accordo dell'antenna per sistemi 5G

Con il prossimo lancio del 5G, gli smartphone utilizzeranno più bande di frequenza, modalità e funzionalità che mai. Ciò significa che i nuovi smartphone dovranno avere array di almeno quattro antenne, mentre alcuni ne avranno più di otto in un array. Inoltre, gli sviluppatori hardware stanno affrontando sfide per inserire tutto nei form factor degli smartphone.

Questo è il motivo per cui non è mai stato così impegnativo trovare soluzioni adatte per il front-end a radiofrequenza (RFFE) di questi dispositivi. I nuovi trasmettitori e antenne utilizzeranno l'aggregazione di portanti per fornire tassi di dati più elevati, così come sfrutteranno il Wi-Fi MIMO e il 4x4 MIMO. Qui entra in gioco la sintonizzazione delle antenne. Questa funzionalità può aumentare la gamma di frequenze, il che significa che le prestazioni saranno migliorate. Grazie a questi switch, le antenne possono utilizzare frequenze da 600 Mhz a 6 GHz, coprendo sia le bande 5G che LTE.

Sintonizzazione dell'apertura vs. Sintonizzazione dell'impedenza

Se un'antenna non è perfettamente sintonizzata su una frequenza desiderata, sarà meno efficiente. Aumentando l'efficienza di un'antenna, ne aumenti la sensibilità e quindi il raggio d'uso, riducendo il consumo di energia nel dispositivo. Ci sono due approcci che puoi utilizzare per la sintonizzazione dell'antenna:

• Sintonizzazione dell'apertura: questo approccio può aumentare la sensibilità isotropica e la potenza irradiata ottimizzando l'efficienza per ricevere e trasmettere comunicazioni a frequenze specifiche. In sostanza, ciò sintonizza le frequenze di risonanza dell'antenna sui valori desiderati regolando la capacità e/o l'induttanza equivalenti nell'antenna.

• Sintonizzazione dell'impedenza: l'idea è di aumentare il trasferimento di potenza tra l'antenna e il RFFE. La sintonizzazione dell'impedenza è normalmente utilizzata con il duplexing a divisione di frequenza (FDD) per ampliare la larghezza di banda di un'antenna entro un determinato intervallo in modo che possa ricevere/trasmettere con inserzione/ritorno uniforme in una specifica banda di frequenza. Regolando lo spettro di impedenza (da qui il nome "sintonizzazione dell'impedenza") si aumenterà la sensibilità isotropica e la potenza irradiata, oltre a diminuire la perdita di disadattamento. Questo approccio può aiutare a neutralizzare fattori ambientali, come l'utente che tiene in mano il proprio smartphone.

Il ruolo vitale dei sistemi di antenne avanzati nelle reti 5G

5G Americas ha pubblicato un white paper che si concentra sull'esplorazione delle ultime tendenze tecnologiche e dei potenziali miglioramenti nei sistemi di antenne avanzati per il 5G. I tassi di dati medi dovrebbero essere intorno a 100+ Mbps, e i tassi di picco possono arrivare a un incredibile 20 Gbps. Secondo il white paper, l'aumento previsto dell'efficienza della rete e della capacità di traffico è di 100 volte, mentre la latenza della rete dovrebbe essere ridotta di un fattore 10 rispetto al 4G.

I sistemi di antenna avanzati giocheranno un ruolo integrale nello sviluppo e nel dispiegamento delle reti 5G. La formazione del fascio, la commutazione e la gestione aumenteranno la capacità e la copertura. Il Massive MIMO è capace di aumentare la capacità mantenendo gli stessi elementi dell'antenna. Il whitepaper di 5G Americas discute anche la transizione finale verso frequenze più alte utilizzando array radio integrati con oltre 100 elementi di antenna e trasmettitori. Il dispiegamento iniziale utilizzerà fino a 6 GHz, coprendo lo spettro LTE esistente mentre vengono sviluppate nuove tecnologie. Ecco alcune soluzioni di accordatura dell'antenna che possono supportare dispositivi destinati al dispiegamento iniziale del 5G:

Qualcomm QTM525 Modulo Antenna 5G mmWave

Qualcomm è un'azienda di buona reputazione nota per i prodotti innovativi nel mondo della tecnologia e della comunicazione. Hanno recentemente annunciato un nuovo pacchetto di prodotti RFFE (RF front-end) destinato ai dispositivi mobili 5G. La loro soluzione estesa è destinata a lavorare insieme al modem 5G Snapdragon X55 di Qualcomm. Il nuovo sistema dovrebbe beneficiare sia gli operatori mobili che i clienti. Gli operatori apprezzeranno la copertura e la capacità di rete migliorate, mentre gli utenti si aspettano smartphone con velocità di dati impressionanti, qualità delle chiamate e affidabilità.

Il nuovo modulo antenna QTM525 5G mmWave e modem 5G Snapdragon X55 di Qualcomm. Fonte: ARSTechnica.

La soluzione di Qualcomm fornirà moduli PA che lavorano con il sistema di tracciamento dell'involucro QET6100 di Qualcomm. La soluzione includerà anche il modulo PA banda alta/media QPM5670 con un LNA integrato, filtri, interruttore e esaplettore 5G, così come un modulo a banda bassa con caratteristiche come la doppia connettività.

Skyworks SKY19256-701LF

Skyworks ha progettato numerose soluzioni di commutazione dell'antenna nel corso degli anni, inclusa la SKY19256-701LF. Il SKY19247-686LF è un interruttore di accordatura comparabile operabile fino a 2.7 GHz. Questo particolare prodotto è un interruttore di accordatura dell'apertura. La copertura di banda estesa va da 600 MHz a 6 GHz, rendendolo utile per numerose piattaforme mobili che lavorano entro quelle frequenze. Questo interruttore di accordatura dell'antenna include un array di 4 interruttori a singolo polo, a singolo getto che possono servire applicazioni con una resistenza allo stato acceso estremamente bassa (1.1 Ohm) e una capacità allo stato spento (0.145 pF).

Un diagramma funzionale dello switch di sintonizzazione dell'antenna avanzata SKY5−9256-701LF. Dal datasheet SKY19256-701LF.

Infineon BGSA13GN10

Infineon è un'altra azienda ben nota che sta sviluppando un insieme completo di soluzioni per supportare il lancio del 5G. Lo switch di sintonizzazione dell'antenna a singolo tiro e triplo lancio BGSA13GN10 supporta frequenze da 500 MHz a 5 GHz con una tensione di uscita RF fino a 48 V (consegna di potenza di 39 dBm). Questo pone il prodotto allo stesso livello di altri switch di sintonizzazione dell'antenna progettati per supportare il lancio iniziale del 5G.

Un diagramma funzionale dello switch di sintonizzazione dell'antenna BGSA13GN10. Dal datasheet BGSA13GN10.

Le telecomunicazioni si stanno evolvendo rapidamente, e i progettisti di prodotti mobili hanno bisogno di tutta la tecnologia giusta per garantire che i nuovi dispositivi possano tenere il passo con la transizione al 5G. È possibile trovare tutti gli switch di sintonizzazione dell'antenna qui descritti e molti altri componenti RFFE su Octopart.

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