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增加移动电话功能的SAW连通多工器

2010 一月

多路连通

爱普科斯已开发出小型SAW连通多工器,可支持各项重要的无线服务和传输协议。如今,由于采用了这些新型元件,移动电话可在保持原有紧凑结构的同时,增加更多的功能。

 

以往,移动电话仅用于拨打电话,而如今,它们能够提供许多附加功能,并支持各种传输协议。“连通性”一词即包含各种相关的无线技术,它们也被称作为互补性无线技术。


当今所生产的手机中,约有一半具有FM收音机和蓝牙(BT)功能。在智能手机中,GPS(全球定位系统)和WLAN(无线局域网)现已成为标准配置。再过几年,GPS 和 WLAN有望广泛用于中等价位手机中(见图1)。

 

 图1: 手机预测连通功能

 

除了蓝牙和FM收音功能外,GPS的功能也将渗透到中等价位手机中。

 

此类无线连通技术的主要IC(集成电路)制造商,正在推出组合IC产品,它们可在单一芯片上支持多项连接标准。这些组合IC不仅节约成本,还可大大减少连通解决方案中的产品尺寸。


最近,半导体制造商推向市场的组合IC主要提供以下功能组合:

 

  • BT + FM,
  • BT + FM + GPS,
  • BT + FM + WLAN


除此以外,一些领先的芯片供应商已将GPS和BT作为标准功能植入其生产的蜂窝接收器IC中。


除集成IC以外,在滤波器和射频前端等领域,将会进一步朝着尺寸更小化的研发方向迈进。这可进一步减少元件数量,因而简化连通解决方案。


出于此目的,爱普科斯正在研发SAW滤波多工器(SAW多工器),以将多个滤波功能集于单一元件中。图2所示为集成了GPS和BT的多工器。爱普科斯生产的尺寸为2016的GPS-BT双工器LU33,组合了两个用于GPS和蓝牙的SAW滤波器和一个将两者集成到单一天线输出的同向双工器。此集成设计减少了分离滤波模组的数量和体积,还可节约额外天线的成本。此外,还减少了电路板上的焊接点,所以安置成本会降低,而平均故障间隔时间会延长。

 

 图2: 集成滤波方案的方块图

 

在单一模块中集成BT 和 GPS滤波器以及多工器,减少了元件数量,并可少用一个天线。

 

用于无线连接的新型双工器采用了成熟的LTCC(低温共烧陶瓷)技术,这与爱普科斯用于蜂窝通信的双工器相同。该双工器在单一封装中具有三个基本功能:两个SAW滤波器和一个同向双工器。后者是一个分频器,可在双工器支持的两个频段之间分割天线信号。


图3说明了BT-GPS双工器的基本结构。该双工器包含一个二合一芯片,可将两个滤波器的功能集成到单一SAW芯片上。在LTCC基片上还集成了与SAW滤波器元件相匹配的阻抗以及天线输入所需的ESD保护功能,以防止对SAW的潜在性损坏。SAW多工器已经与接收器和天线的阻抗相匹配,进一步为客户简化了解决方案。将射频匹配元件集成到LTCC基片可保证射频解决方案的连续有效性。根据电路拓扑图的情况,与以往分立式解决方案相比, 可节约百分之五十至八十的电路板空间。

 

 图3: BT-GPS双工器的基本结构

除滤波和双工器的功能外,模块还集成了匹配网络(MN)和天线侧ESD保护功能。

 

对于蜂窝频段的双工器而言,多工频段之间的高度隔离也对此连通性双工器具有重要意义。特别是GPS接收器,不可受到WLAN 或BT传输信号的干扰。图4所示为LU33的BT和GPS路径之间的衰减曲线和良好隔离。

 

 图4: LU33的滤波器选择曲线

 

上图所示为BT路径(红)和GPS路径(蓝)的衰减曲线。GPS低于1.5dB和BT低于2.5dB的插入损耗保证了接收的灵敏度和低电流消耗。

 

目前,爱普科斯正在研制新型SAW多工器产品系列,以期在未来应用中全面支持互补性连通技术的组合IC。下表说明了该未来产品系列的概况。这些新产品将适合那些欲简化分立连通解决方案的客户,但在未来,也会植入到TDK-EPC提供的全集成模块解决方案中。

 

LU33 和 LT36双工器设计适用于与2.4-MHz ISM波段应用相组合的GPS。两者的根本区别是:LU33可处理1.5 BT功率级(+15 dBm的最大Tx功率),而LT36专门设计用于+23 dBm的WLAN功率。爱普科斯已开发出LU39 和LU58模块,用于双波段WLAN。LU39三工器仅采用一个天线,但同时可接收GPS和两个WLAN波段。 B9100 和 B7742多工器适用于已经集成了GPS的蜂窝接收器。

 

表格:互补性无线连通应用的SAW多工器产品系列

 

爱普科斯部件编号封装尺寸产品类型支持频段
LU332016GPS-BT 双工器GPS, WLAN LB (incl. BT)
LT362025GPS-WLAN双工器GPS, WLAN LB (incl. BT)
LU393025GPS-WLAN 三工器

GPS, WLAN LB (incl. BT), WLAN HB

LU582016WLAN双工器WLAN LB (incl. BT), WLAN HB
B91002025GPS 蜂窝三工器GPS, Cell LB, Cell HB
B77422025GPS 蜂窝抽提器GPS, Cell LB, Cell HB

 

 

GPS1571 MHz
WLAN LB2400 to 2500 MHz
WLAN HB5150 to 5850 MHz
Cell LB800 to 900 MHz
Cell HB1800 to 1900 MHz

 

作者:
Dr. Patric Heide博士:互补性无线解决方案总监
Bernardo Knoblich:SAW产品连通性项目市场营销经理

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