Wybór przełącznika strojenia anteny dla systemów 5G

Wraz z nadchodzącym wdrożeniem 5G, smartfony będą używać więcej pasm częstotliwości, trybów i funkcji niż kiedykolwiek wcześniej. Oznacza to, że nowe smartfony będą musiały mieć tablice co najmniej czterech anten, podczas gdy niektóre będą miały więcej niż osiem w tablicy. Ponadto, twórcy sprzętu stoją przed wyzwaniem, aby zmieścić wszystko w formatach smartfonów.

Dlatego nigdy nie było tak trudno opracować odpowiednie rozwiązania dla front-endu radiowego (RFFE) dla tych urządzeń. Nowe nadajniki i anteny będą używać agregacji nośnych, aby zapewnić wyższe prędkości danych, jak również korzystać z Wi-Fi MIMO i 4x4 MIMO. Tutaj pojawia się strojenie anten. Ta funkcja może zwiększyć zakres częstotliwości, co oznacza, że wydajność zostanie poprawiona. Dzięki tym przełącznikom, anteny mogą używać częstotliwości od 600 MHz do 6 GHz, co obejmuje zarówno pasma 5G, jak i LTE.

Strojenie apertury kontra strojenie impedancji

Jeśli antena nie jest idealnie dostrojona do pożądanej częstotliwości, będzie mniej wydajna. Zwiększając wydajność anteny, zwiększasz jej czułość, a tym samym zasięg użytkowy, co redukuje zużycie energii w telefonie. Istnieją dwa podejścia, których możesz użyć do strojenia anten:

• Strojenie apertury: to podejście może zwiększyć izotropową czułość i moc promieniowaną poprzez optymalizację wydajności dla odbierania i nadawania komunikacji na określonych częstotliwościach. W istocie, dostosowuje to częstotliwości rezonansowe anteny do pożądanych wartości, regulując równoważną pojemność i/lub indukcyjność w antenie.

• Strojenie impedancji: idea polega na zwiększeniu transferu mocy między anteną a RFFE. Strojenie impedancji jest zwykle używane z duplexingiem dzielenia częstotliwości (FDD), aby poszerzyć pasmo anteny w określonym zakresie, tak aby mogła odbierać/nadawać z jednolitym wstawieniem/zwróceniem w określonym paśmie częstotliwości. Dostosowanie spektrum impedancji (stąd nazwa „strojenie impedancji”) zwiększy izotropową czułość i moc promieniowaną, a także zmniejszy straty niedopasowania. To podejście może pomóc zneutralizować czynniki środowiskowe, takie jak trzymanie smartfona przez użytkownika.

Kluczowa rola zaawansowanych systemów antenowych w sieciach 5G

5G Americas wydało białą księgę, która koncentruje się na eksploracji najnowszych trendów technologicznych i potencjalnych ulepszeń w zaawansowanych systemach antenowych dla 5G. Średnie prędkości danych powinny wynosić około 100+ Mbps, a szczytowe prędkości mogą osiągnąć zawrotne 20 Gbps. Według białej księgi, oczekuje się, że wzrost wydajności sieci i pojemności ruchu wyniesie 100x, podczas gdy opóźnienia w sieci powinny zostać zmniejszone dziesięciokrotnie w porównaniu do 4G.

Zaawansowane systemy antenowe odegrają kluczową rolę w rozwoju i wdrażaniu sieci 5G. Kształtowanie wiązki, przełączanie i zarządzanie zwiększą pojemność i zasięg. Massive MIMO jest w stanie zwiększyć pojemność, zachowując te same elementy antenowe. Biała księga 5G Americas omawia również ewentualne przejście na wyższe częstotliwości za pomocą wbudowanych układów radiowych z ponad 100 antenami i elementami nadajników-odbiorników. Początkowe wdrożenie będzie wykorzystywać do 6 GHz, pokrywając istniejące spektrum LTE, podczas gdy rozwijane są nowsze technologie. Oto kilka rozwiązań do strojenia anten, które mogą wspierać urządzenia przeznaczone do początkowego wdrożenia 5G:

Qualcomm QTM525 5G mmWave Antenna Module

Qualcomm to renomowana firma znana z innowacyjnych produktów w świecie technologii i komunikacji. Niedawno ogłosili nowy pakiet produktów RFFE (RF front-end) przeznaczonych dla urządzeń mobilnych 5G. Ich kompleksowe rozwiązanie ma działać w połączeniu z modemem Snapdragon X55 5G firmy Qualcomm. Nowy system powinien przynieść korzyści zarówno operatorom sieci, jak i klientom. Operatorzy docenią zwiększony zasięg i pojemność sieci, podczas gdy użytkownicy mogą oczekiwać smartfonów z imponującą prędkością danych, jakością połączeń i niezawodnością.

Nowy moduł anteny QTM525 5G mmWave i modem Snapdragon X55 5G firmy Qualcomm. Źródło: ARSTechnica.

Rozwiązanie Qualcomma dostarczy moduły PA, które będą współpracować z systemem śledzenia obwiedni QET6100 firmy Qualcomm. Rozwiązanie będzie również zawierać moduł PA wysokiego/średniego pasma QPM5670 z wbudowanym LNA, filtrami, przełącznikiem i heksaplekserem 5G, a także moduł niskiego pasma z funkcjami takimi jak podwójna łączność.

Skyworks SKY19256-701LF

Skyworks zaprojektował na przestrzeni lat wiele rozwiązań przełączników antenowych, w tym SKY19256-701LF. SKY19247-686LF to porównywalny przełącznik strojenia, który działa do 2,7 GHz. Ten konkretny produkt to przełącznik strojenia apertury. Obszerny zakres pokrycia pasma wynosi od 600 MHz do 6 GHz, co czyni go użytecznym dla licznych platform mobilnych pracujących w tych częstotliwościach. Ten przełącznik strojenia anteny zawiera szereg 4 przełączników jednobiegunowych, jednoobrotowych, które mogą służyć aplikacjom z bardzo niską rezystancją w stanie załączenia (1,1 oma) i pojemnością w stanie wyłączenia (0,145 pF).

Schemat funkcjonalny zaawansowanego przełącznika dostrajania anteny SKY5−9256-701LF. Z karty katalogowej SKY19256-701LF.

Infineon BGSA13GN10

Infineon to kolejna znana firma, która rozwija kompleksowy zestaw rozwiązań wspierających wdrożenie 5G. Przełącznik dostrajania anteny BGSA13GN10 typu single-pull, triple-throw obsługuje częstotliwości od 500 MHz do 5 GHz z maksymalnym napięciem wyjściowym RF do 48 V (moc dostarczania 39 dBm). Produkt ten dorównuje innym przełącznikom dostrajania anten zaprojektowanym do wspierania początkowego wdrożenia 5G.

Schemat funkcjonalny przełącznika dostrajania anteny BGSA13GN10. Z karty katalogowej BGSA13GN10.

Telekomunikacja rozwija się szybko, a projektanci urządzeń mobilnych potrzebują odpowiednich technologii, aby nowe urządzenia mogły nadążyć za przejściem na 5G. Wszystkie opisane tutaj przełączniki dostrajania anten oraz wiele innych komponentów RFFE można znaleźć na Octopart.

Jeśli podobał Ci się ten artykuł, koniecznie zapisz się na nasz newsletter, aby być na bieżąco.