5G 시스템을 위한 안테나 튜닝 스위치 선택

5G의 출시가 다가오면서 스마트폰은 그 어느 때보다 많은 주파수 대역, 모드, 기능을 사용하게 될 것입니다. 이는 새로운 스마트폰이 최소 네 개의 안테나 배열을 필요로 하며 일부는 배열에 여덟 개 이상의 안테나를 가질 것이라는 것을 의미합니다. 그 위에, 하드웨어 개발자들은 스마트폰 폼 팩터에 모든 것을 포장하는 도전에 직면하고 있습니다.

이것이 바로 적합한 무선 주파수 전면부(RFFE) 솔루션을 개발하는 것이 이전보다 훨씬 어려워진 이유입니다. 새로운 송신기와 안테나는 더 높은 데이터 속도를 제공하기 위해 캐리어 집계를 사용하며 Wi-Fi MIMO 및 4x4 MIMO의 이점을 활용할 것입니다. 여기서 안테나 튜닝이 중요한 역할을 합니다. 이 기능은 주파수 범위를 증가시킬 수 있으며, 이는 성능이 향상됨을 의미합니다. 이 스위치 덕분에 안테나는 600 Mhz에서 6 GHz까지의 주파수를 사용할 수 있으며, 이는 5G와 LTE 대역 모두를 커버합니다.

구멍 튜닝 대 임피던스 튜닝

안테나가 원하는 주파수에 완벽하게 조율되지 않으면 효율이 떨어집니다. 안테나의 효율을 높이면 그 감도와 따라서 사용 가능한 범위가 증가하며, 이는 핸드셋의 전력 소비를 줄입니다. 안테나 튜닝에 사용할 수 있는 두 가지 접근 방식이 있습니다:

• 구멍 튜닝: 이 접근 방식은 특정 주파수에서 수신 및 송신 통신의 효율을 최적화함으로써 등방성 감도와 방사된 전력을 증가시킬 수 있습니다. 본질적으로, 이는 안테나의 등가 전기 용량 및/또는 인덕턴스를 조정하여 안테나의 공진 주파수를 원하는 값으로 조율합니다.

• 임피던스 튜닝: 안테나와 RFFE 사이의 전력 전송을 증가시키는 것이 목적입니다. 임피던스 튜닝은 일반적으로 주파수 분할 듀플렉싱(FDD)과 함께 사용되어 특정 범위 내에서 안테나의 대역폭을 넓혀 특정 주파수 대역에서 균일한 삽입/반환을 가지고 수신/송신할 수 있게 합니다. 임피던스 스펙트럼을 조정함으로써(따라서 이름이 "임피던스 튜닝") 등방성 감도와 방사된 전력을 증가시키고, 불일치 손실을 감소시킬 수 있습니다. 이 접근 방식은 사용자가 스마트폰을 들고 있는 것과 같은 환경적 요인을 중화시키는 데 도움이 될 수 있습니다.

5G 네트워크에서 고급 안테나 시스템의 중요한 역할

5G Americas는 5G를 위한 고급 안테나 시스템의 최신 기술 동향과 잠재적 개선 사항을 탐구하는 백서를 발표했습니다. 평균 데이터 속도는 100+ Mbps 정도여야 하며, 최고 속도는 무려 20 Gbps에 이를 수 있습니다. 백서에 따르면, 네트워크 효율성과 트래픽 용량은 4G에 비해 100배 증가할 것으로 예상되며, 네트워크 지연 시간은 10분의 1로 감소할 것입니다.

고급 안테나 시스템은 5G 네트워크의 개발 및 배포에서 중요한 역할을 할 것입니다. 빔포밍, 스위칭, 관리는 용량과 커버리지를 증가시킬 것입니다. 대규모 MIMO는 동일한 안테나 요소를 유지하면서 용량을 증가시킬 수 있습니다. 5G Americas 백서는 또한 100개 이상의 안테나 및 트랜시버 요소를 갖춘 내장형 라디오 어레이를 사용하여 더 높은 주파수로의 최종 전환에 대해 논의합니다. 초기 롤아웃은 최대 6GHz를 활용하여 기존 LTE 스펙트럼을 커버하면서 새로운 기술이 개발됩니다. 여기에는 초기 5G 롤아웃을 위한 장치를 지원할 수 있는 몇 가지 안테나 튜닝 솔루션이 있습니다:

Qualcomm QTM525 5G mmWave 안테나 모듈

Qualcomm은 기술 및 통신 분야에서 혁신적인 제품으로 알려진 명성 높은 회사입니다. 그들은 최근 5G 모바일 장치를 위한 새로운 RFFE (RF 프론트 엔드) 제품 패키지를 발표했습니다. 그들의 광범위한 솔루션은 Qualcomm의 Snapdragon X55 5G 모뎀과 함께 작동하도록 의도되었습니다. 새로운 시스템은 모바일 운영자와 고객 모두에게 이점을 가져다 줄 것입니다. 운영자는 네트워크 커버리지와 용량이 향상되는 것을 평가할 것이며, 사용자는 데이터 속도, 통화 품질, 신뢰성이 인상적인 스마트폰을 기대할 것입니다.

Qualcomm의 새로운 QTM525 5G mmWave 안테나 모듈 및 Snapdragon X55 5G 모뎀. 출처: ARSTechnica.

Qualcomm의 솔루션은 Qualcomm의 QET6100 봉투 추적 시스템과 함께 작동하는 PA 모듈을 제공할 것입니다. 이 솔루션은 또한 내장형 LNA, 필터, 스위치 및 5G 헥사플렉서가 있는 QPM5670 PA 고/중대역 모듈과 듀얼 연결성과 같은 기능을 가진 저대역 모듈을 포함할 것입니다.

Skyworks SKY19256-701LF

Skyworks는 수년에 걸쳐 다양한 안테나 스위치 솔루션을 설계했으며, 그 중에는 SKY19256-701LF가 있습니다. SKY19247-686LF는 2.7 GHz까지 작동 가능한 비슷한 튜닝 스위치입니다. 이 특정 제품은 개구 튜닝 스위치입니다. 광범위한 대역폭 커버리지는 600 MHz에서 6 GHz까지이며, 이러한 주파수 내에서 작동하는 다양한 모바일 플랫폼에 유용합니다. 이 안테나 튜닝 스위치는 매우 낮은 온 상태 저항(1.1 옴)과 오프 상태 커패시턴스(0.145 pF)를 가진 응용 프로그램을 지원할 수 있는 4개의 단극 단투 스위치 배열을 포함합니다.

SKY5−9256-701LF 고급 개구부 안테나 튜닝 스위치의 기능도. SKY19256-701LF 데이터시트에서 발췌.

Infineon BGSA13GN10

Infineon은 5G 출시를 지원하기 위한 종합적인 솔루션 개발을 진행 중인 또 다른 유명한 회사입니다. BGSA13GN10 단일 풀, 삼중 스로우 개구부 안테나 튜닝 스위치는 500 MHz에서 5 GHz 주파수를 지원하며 최대 48 V RF 출력 전압(39 dBm 전력 전달)을 제공합니다. 이 제품은 초기 5G 출시를 지원하기 위해 설계된 다른 안테나 튜닝 스위치와 동등한 수준입니다.

BGSA13GN10 개구부 안테나 튜닝 스위치의 기능도. BGSA13GN10 데이터시트에서 발췌.

통신은 빠르게 진화하고 있으며, 모바일 제품 디자이너들은 새로운 기기가 5G로의 전환을 따라잡을 수 있도록 모든 올바른 기술이 필요합니다. 여기서 소개된 안테나 튜닝 스위치와 다른 많은 RFFE 구성 요소들을 Octopart에서 찾을 수 있습니다.

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