Seleção de Chave de Sintonia de Antena para Sistemas 5G

Com a iminente implementação do 5G, os smartphones estarão utilizando mais bandas de frequência, modos e recursos do que nunca. Isso significa que os novos smartphones precisarão ter arranjos de pelo menos quatro antenas, enquanto alguns terão mais de oito em um arranjo. Além disso, os desenvolvedores de hardware estão enfrentando desafios para embalar tudo em formatos de smartphones.

É por isso que nunca foi tão desafiador desenvolver soluções adequadas de front-end de radiofrequência (RFFE) para esses dispositivos. Novos transmissores e antenas utilizarão agregação de portadoras para fornecer taxas de dados mais altas, bem como tirar vantagem do Wi-Fi MIMO e 4x4 MIMO. É aqui que a sintonia de antena entra em jogo. Esse recurso pode aumentar a faixa de frequência, o que significa que o desempenho será melhorado. Graças a esses interruptores, as antenas podem usar frequências de 600 Mhz a 6 GHz, o que cobre tanto as bandas 5G quanto LTE.

Sintonia de Abertura vs. Sintonia de Impedância

Se uma antena não estiver perfeitamente sintonizada com uma frequência desejada, ela será menos eficiente. Ao aumentar a eficiência de uma antena, você aumenta sua sensibilidade e, assim, seu alcance utilizável, o que reduz o consumo de energia no aparelho. Existem duas abordagens que você pode usar para sintonia de antena:

• Sintonia de Abertura: essa abordagem pode aumentar a sensibilidade isotrópica e a potência irradiada otimizando a eficiência para receber e transmitir comunicações em frequências específicas. Essencialmente, isso sintoniza as frequências de ressonância da antena para valores desejados ajustando a capacitância equivalente e/ou indutância na antena.

• Sintonia de Impedância: a ideia é aumentar a transferência de energia entre a antena e o RFFE. A sintonia de impedância é normalmente usada com duplexação por divisão de frequência (FDD) para ampliar a largura de banda de uma antena dentro de um determinado intervalo para que ela possa receber/transmitir com inserção/retorno uniforme em uma banda de frequência específica. Ajustar o espectro de impedância (daí o nome “sintonia de impedância”) aumentará a sensibilidade isotrópica e a potência irradiada, além de diminuir a perda de desadaptação. Essa abordagem pode ajudar a neutralizar fatores ambientais, como o usuário segurando seu smartphone.

O Papel Vital dos Sistemas Avançados de Antenas nas Redes 5G

A 5G Americas lançou um white paper que se concentra em explorar as últimas tendências tecnológicas e possíveis melhorias em sistemas avançados de antenas para o 5G. As taxas de dados médias devem ser de cerca de 100+ Mbps, e as taxas de pico podem chegar a impressionantes 20 Gbps. De acordo com o white paper, o aumento esperado na eficiência da rede e na capacidade de tráfego é de 100x, enquanto a latência da rede deve ser reduzida em um fator de 10 em comparação com o 4G.

Sistemas avançados de antenas desempenharão um papel integral no desenvolvimento e implantação de redes 5G. Formação de feixe, comutação e gestão aumentarão a capacidade e cobertura. O MIMO massivo é capaz de aumentar a capacidade mantendo os mesmos elementos de antena. O whitepaper da 5G Americas também discute a eventual transição para frequências mais altas usando arrays de rádio integrados com mais de 100 antenas e elementos transceptores. A implantação inicial utilizará até 6 GHz, cobrindo o espectro LTE existente enquanto novas tecnologias são desenvolvidas. Aqui estão algumas soluções de ajuste de antena que podem suportar dispositivos destinados à implantação inicial do 5G:

Qualcomm QTM525 Módulo de Antena 5G mmWave

A Qualcomm é uma empresa de renome conhecida por produtos inovadores no mundo da tecnologia e comunicação. Eles recentemente anunciaram um novo pacote de produto RFFE (RF front-end) destinado a dispositivos móveis 5G. Sua solução abrangente é destinada a trabalhar em conjunto com o modem 5G Snapdragon X55 da Qualcomm. O novo sistema deve beneficiar tanto operadoras móveis quanto clientes. Operadoras apreciarão a cobertura e capacidade de rede aprimoradas, enquanto os usuários aguardam smartphones com velocidades de dados impressionantes, qualidade de chamada e confiabilidade.

Novo módulo de antena QTM525 5G mmWave da Qualcomm e modem Snapdragon X55 5G. Fonte: ARSTechnica.

A solução da Qualcomm fornecerá módulos PA que trabalham com o sistema de rastreamento de envelope QET6100 da Qualcomm. A solução também incluirá o módulo PA de banda alta/média QPM5670 com um LNA integrado, filtros, interruptor e hexaplexador 5G, bem como um módulo de banda baixa com recursos como conectividade dupla.

Skyworks SKY19256-701LF

A Skyworks projetou inúmeras soluções de comutação de antenas ao longo dos anos, incluindo o SKY19256-701LF. O SKY19247-686LF é um interruptor de ajuste comparável que opera até 2,7 GHz. Este produto específico é um interruptor de ajuste de abertura. A cobertura de largura de banda extensa varia de 600 MHz a 6 GHz, tornando-o útil para inúmeras plataformas móveis que trabalham dentro dessas frequências. Este interruptor de ajuste de antena inclui um conjunto de 4 interruptores de polo único, lance único que podem servir aplicações com resistência em estado ligado extremamente baixa (1,1 Ohm) e capacitância em estado desligado (0,145 pF).

Um diagrama funcional do interruptor de sintonia de antena avançado SKY5−9256-701LF. Do datasheet do SKY19256-701LF.

Infineon BGSA13GN10

A Infineon é outra empresa bem conhecida que está desenvolvendo um conjunto abrangente de soluções para apoiar a implementação do 5G. O interruptor de sintonia de antena de abertura de acionamento único e três posições BGSA13GN10 suporta frequências de 500 MHz a 5 GHz com até 48 V de tensão de saída RF (entrega de potência de 39 dBm). Isso coloca o produto em pé de igualdade com outros interruptores de sintonia de antena projetados para suportar a implementação inicial do 5G.

Um diagrama funcional do interruptor de sintonia de antena de abertura BGSA13GN10. Do datasheet do BGSA13GN10.

As telecomunicações estão evoluindo rapidamente, e os designers de produtos móveis precisam de toda a tecnologia certa para garantir que os novos dispositivos acompanhem a transição para o 5G. Você pode encontrar qualquer um dos interruptores de sintonia de antena delineados aqui e muitos outros componentes RFFE em Octopart.

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