《電子技術(shù)應(yīng)用》
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FBAR濾波器在無(wú)線通信和無(wú)線接入中的應(yīng)用
摘要: 當(dāng)今的無(wú)線移動(dòng)產(chǎn)品除了對(duì)體積,省電要求越來(lái)越高之外,更朝著多功能,多頻段,多系統(tǒng),多協(xié)議的融合與集成的方向發(fā)展。如:GSM,CDMA,WCDMA與GPS,Bluetooth,WiFi,WiMAX等不同功能組合在一臺(tái)產(chǎn)品上。
Abstract:
Key words :

     當(dāng)今的無(wú)線移動(dòng)產(chǎn)品除了對(duì)體積,省電要求越來(lái)越高之外,更朝著多功能,多頻段,多系統(tǒng),多協(xié)議的融合與集成的方向發(fā)展。如:GSM, CDMA, WCDMA與GPS, Bluetooth, WiFi, WiMAX等不同功能組合在一臺(tái)產(chǎn)品上。這對(duì)設(shè)計(jì)和大批量生產(chǎn)也提出了挑戰(zhàn),設(shè)計(jì)者選擇方案時(shí)應(yīng)考慮技術(shù)的成熟和可持續(xù)性。

  整機(jī)越來(lái)越小,頻率資源越來(lái)越擁擠,高性能的濾波器顯得尤為重要。

  隨著無(wú)線通信無(wú)線接入的飛速發(fā)展,頻率資源越來(lái)越擁擠,不同通信系統(tǒng)頻帶間的保護(hù)間隔越來(lái)越小。一方面,這就給每個(gè)系統(tǒng)發(fā)射端的頻譜和功率提出了更嚴(yán)格的要求,保證發(fā)射信號(hào)具有較高的線性和不能隨意增加發(fā)射功率來(lái)增加通信距離或可靠性。

  同時(shí),接收端的環(huán)境更惡劣,特別對(duì)越來(lái)越小的移動(dòng)產(chǎn)品來(lái)說(shuō),干擾增多,提高接收靈敏度和抗干擾必須增強(qiáng)。特別在2.4GHz頻段,有 ISM,Bluetooth,WiFi, WiMAX 等協(xié)議的業(yè)務(wù)。為了保證每個(gè)系統(tǒng)正常工作,互不影響,每個(gè)系統(tǒng)接收前端具有高性能濾波器顯得必不可少。如此,才能達(dá)到帶內(nèi)插損小,帶外衰減大,選擇性高, 接收機(jī)不會(huì)由于臨近頻段發(fā)射機(jī)(如,LET band40, 2300–2400MHz)對(duì)接收機(jī)信道堵塞(如WiFi, 2400 - 2482MHz)。值得指出的是ISM(工業(yè),科研,醫(yī)療)頻率用途的無(wú)線業(yè)務(wù)是不需申請(qǐng)(備案),這更加增加了干擾源的不可預(yù)測(cè)性。

  FBAR 濾波器小體積,高性能的特點(diǎn)很好地滿(mǎn)足了手持移動(dòng)設(shè)備的需求。

  濾波器的主要指標(biāo)有: 選擇性(Q值),插損,溫度特性,承受功率等。三種主要濾波器有:陶瓷濾波器,SAW(聲表面波)濾波器和FABR。表1比較了三種濾波器的性能:

  陶瓷濾波能承受較大的功率,溫度特性好,但Q值低,體積大;

  SAW濾波器承受功率小,溫度特性差,Q值低,合適應(yīng)用頻段在2GHz一下;

  FBAR相比SAW濾波器: Q值高一個(gè)數(shù)量級(jí),工作頻率可高達(dá)10GHz,溫度特性好, 承受功率大于. 插損小,產(chǎn)品發(fā)熱少,延長(zhǎng)電池使用時(shí)間,防靜電等級(jí)高ESD>200V。

  全球領(lǐng)先的模擬和混合信號(hào)半導(dǎo)體企業(yè)安華高科技(Avago)的FBAR產(chǎn)品,在手機(jī)濾波器,雙工器,射頻前端及PGS接收前端模塊已大量使用,充分表明其技術(shù)和批量生產(chǎn)已經(jīng)非常成熟。

  AVAGO FBAR產(chǎn)品,采用microcap晶片(wafer)級(jí)的封裝,體積小,分布參數(shù)小,性能穩(wěn)定,性?xún)r(jià)比高,易于安裝,應(yīng)用前景廣闊。AVAGO ACPF-7025,2496 – 2690MHz , 2瓦帶通濾波器的尺寸為12.5x2.5x1.15 mm,能充分滿(mǎn)足手機(jī)等移動(dòng)產(chǎn)品的要求。

表1: AVAGO FBAR與SAW, 陶瓷濾波器性能比較

AVAGO FBAR與SAW, 陶瓷濾波器性能比較

  未來(lái)的通信手機(jī),數(shù)據(jù)卡,無(wú)線接入的WiMAX/LTE 語(yǔ)音通信和WiFi/Bluetooth 數(shù)據(jù)通信,將實(shí)現(xiàn)共存與功能互補(bǔ),發(fā)揮各自的應(yīng)有性能,互不形成干擾 。

  FBAR 濾波器全面考慮了應(yīng)用環(huán)境

  FBAR優(yōu)秀的濾波性能結(jié)合microcap封裝,50ohm輸入輸出端匹配,為快速設(shè)計(jì)高性能手機(jī),移動(dòng)設(shè)備提供了絕佳的選擇,而安華高穩(wěn)定的品質(zhì)和巨大的產(chǎn)能,又為客戶(hù)提供有力保障。

  最近,AVAGO基于FBAR技術(shù),針對(duì)2.4GHz頻段的手機(jī)和移動(dòng)無(wú)線產(chǎn)品推出了WiFi/Bluetooth帶通濾波器 ---ACPF-7024,和WiMAX帶通濾波器---ACPF-7025,其性能指標(biāo)如表2。

表2:2.4GHz頻段 FBAR帶通濾波器主要性能

2.4GHz頻段 FBAR帶通濾波器主要性能

  從表2中可以看出,ACPF-7024,2400-2482MHz WiFi/Bluetooth帶通濾波器,帶內(nèi)插損小,選擇性好。對(duì)鄰近頻段的WiMAX,  PCS, 和LTE band7,40有很高的帶外抑制。指標(biāo)如圖1

ACPF-7024 帶外衰減 2350-2550MHz

圖1:ACPF-7024 帶外衰減 2350-2550MHz

  ACPF-7025, 2496 – 2690MHz WiMAX  帶通濾波器,帶內(nèi)插損小,選擇性好。對(duì)鄰近頻段的WiFi/Bluetooth, PCS, 800MHz Cell有很高的帶外抑制。實(shí)現(xiàn)WiMAX 收發(fā)器和WiFi/Bluetooth 收發(fā)器可同時(shí)工作,互不影響。應(yīng)用見(jiàn)圖2

典型的多系統(tǒng)框圖

圖2:典型的多系統(tǒng)框圖

  此外,安華高公司近期推出適合移動(dòng)產(chǎn)品應(yīng)用的迷你雙工器AGPS-C001,有效地分離了W-CDMA/GSM收發(fā)信號(hào)和GPS/GNSS(伽利略)導(dǎo)航信號(hào),而二者公用一個(gè)天線,省掉一個(gè)天線,即節(jié)省了成本,又增加了設(shè)計(jì)的靈活性,見(jiàn)圖3。

AGPS-C001框圖

圖3:  AGPS-C001框圖

  AGPS-C001正是FBAR技術(shù)的杰作:卓越的隔離性, 插損小,選擇性高,使GPS/GNSS 和W-CDMA可“和諧”地工作,不會(huì)因彼此干擾而降低任何一方的性能; 工作溫度范圍寬,-30℃ -- 80℃;體積為2.0 x 2.0 x 0.95,不足1mm厚,適合表面貼工藝,指標(biāo)見(jiàn)圖 4,5。采用該款產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有導(dǎo)航功能的手機(jī),上網(wǎng)卡變得更便捷,產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。

AGPS-C001 天線—GPS端衰減
 

 圖4:  AGPS-C001 天線—GPS端衰減

AGPS-C001 天線—手機(jī)端衰減
圖5:  AGPS-C001 天線—手機(jī)端衰減

  針對(duì)以上方案及產(chǎn)品,AVAGO亞太區(qū)最大分銷(xiāo)商世強(qiáng)電訊將配備專(zhuān)門(mén)的射頻技術(shù)支持團(tuán)隊(duì),向用戶(hù)提供各類(lèi)技術(shù)支持及產(chǎn)品咨詢(xún)服務(wù)。

 

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