技術分析:麵向TDD係統手機的SAW濾波器的技術動向
發布時間:2014-02-20 責任編輯:mikeliu
【導讀】4G時代已經不知不覺的到來,相信許多人都已經用上了4G的服務,享受著不一樣的速度,不過許多人都隻是知道4G是TD-LTE,卻不知道4G是如何運做,我們的手機又是如何的接收4G的頻率波段,小編今天招來一片詳細的資料和配圖,給大家詳細解讀有關於TDD手機SAW濾波器的那些事兒~
前言近年來在手機中增加相機、GPS、移動電視播放、NFC等(deng)功(gong)能(neng)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)引(yin)人(ren)注(zhu)目(mu)。同(tong)時(shi),隨(sui)著(zhe)搭(da)載(zai)了(le)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)和(he)平(ping)板(ban)設(she)備(bei)這(zhe)種(zhong)高(gao)性(xing)能(neng)應(ying)用(yong)處(chu)理(li)器(qi)的(de)高(gao)端(duan)設(she)備(bei)的(de)興(xing)起(qi),除(chu)了(le)如(ru)今(jin)的(de)通(tong)話(hua)功(gong)能(neng),還(hai)增(zeng)加(jia)了(le)舒(shu)適(shi)・快捷瀏覽器、流媒體、數據訪問、雲就緒功能,不僅是導航這種全新的服務,高品質化通信功能成了必不可少的要素。
作為這些移動終端中共同謀求的功能,我們將就各種網絡的對應進行舉例。手機通信規格至今為止的主流仍是被稱為GSM(全球移動通信係統)的2G係統。而搭載比GSM更高品質、數據傳輸更快的3G係統UMTS(通用移動通信係統)如今也常見了。最近,主要的一些國家也開始了對被稱為LTE(長期革命)的這種下一代通信規格的服務,無線也可進行跟有線一樣的高速數據通信。
一般的攜帶終端通常在語音通話時是不能進行數據通信的。而北美已經開始盛行語音通話時也能進行數據通信的SVLTE(同步語音和LTE)通信服務。此外,在中國通過GSM進行語音服務,通過TD-LTE(TDD係統的LTE)進行數據通信,這兩者同時進行的SGLTE(同步GSM和LTE)的通信服務也已在計劃當中,IC製造商和組裝廠商的對應也已迅速進行。
TDD和TD-LTE
所謂TDD(時分雙工)是(shi)指(zhi),通(tong)過(guo)基(ji)站(zhan)和(he)移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)雙(shuang)方(fang)向(xiang)的(de)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge),上(shang)行(xing)線(xian)和(he)下(xia)行(xing)線(xian)使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)電(dian)波(bo)的(de)方(fang)式(shi)。與(yu)之(zhi)相(xiang)反(fan),上(shang)行(xing)線(xian)和(he)下(xia)行(xing)線(xian)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)電(dian)波(bo)的(de)方(fang)式(shi)稱(cheng)之(zhi)為(wei)FDD(頻分雙工)。

LTE是手機的通信規格,這種規格是標準的3GPP機構(第三代合作夥伴計劃)在2009年3月認證的。它是UMTS(第3代手機)和未來的4G(第4代手機)的中間技術,當時被稱為3.9G,因被ITU(國際電信聯盟)認可,便被改稱為4G,市場上也因此這樣來命名。
一般來說,大多數情況下稱使用FDD的FDD-LTE為LTE,而不稱為FDD-LTE,這就跟使用了TDD的LTE被稱為TD-LTE區分開來了。TD-LTE能在相同頻率下進行傳輸跟接收,可以說頻率配置比FDD-LTE相對簡單些。TD-LTE基本上除了FDD跟TDD之間的不同以外,它跟FDD-LTE在技術上來說幾乎一樣,使用跟3G相同的頻帶,可根據不同的情況在帶寬寬度1.4、3、5、10、15、20MHz中選擇使用。而LTE隻支持數據包通信,語音通信是通過被稱為VoLTE的VoIP技術來支持的,一般來說主要支持數據通信,想要真正普及語音服務的話,還需要時間。TD-LTE是中國正在積極推進的服務項目,日本也開始了使用2.5GHz帶寬進行的服務,北美也在計劃當中,可見今後必將在全世界普及。
TD-LTE的RF電路
如圖2所示,是TD-LTE(SGLTE)的電路圖。

現在的TD-LTE對應終端,為了對應語音通話,三重模式和雙模式的GSM和UMTS是必不可少的。GSM就預見到了海外漫遊的這個問題,因此一般能對應850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz四個不同頻帶,在接收側的每一個頻帶上都逐個搭載了濾波器。UMTS的band1為FDD,所以需要雙工器(天線雙工器)。
在中國,TD-LTE用頻帶根據3GPP被分為Band38、Band39、Band40。由於是TDD係統,並不需要雙工器,傳輸側有對應高功率的濾波器,2個收信用濾波器分別用在主要的電路側。LTE係統對應的是MIMO技術,由於是多天線的構造,多個電路側都搭載了一個收信用濾波器。
上圖的電路是語音跟數據可同時通信的SGLTE的電路,由於GSM和TD-LTE2個係統同時運行,所以它具備搭載2個收發器IC的特征。但是,當一個終端上數據同時在2個(ge)係(xi)統(tong)中(zhong)進(jin)行(xing)傳(chuan)輸(shu)的(de)話(hua),會(hui)引(yin)起(qi)發(fa)送(song)功(gong)率(lv)自(zi)動(dong)從(cong)另(ling)一(yi)方(fang)電(dian)路(lu)返(fan)回(hui)的(de)幹(gan)擾(rao)現(xian)象(xiang),這(zhe)有(you)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)收(shou)信(xin)質(zhi)量(liang)劣(lie)化(hua)的(de)結(jie)果(guo)。因(yin)此(ci),在(zai)每(mei)個(ge)傳(chuan)輸(shu)電(dian)路(lu)中(zhong),為(wei)了(le)充(chong)分(fen)減(jian)小(xiao)接(jie)收(shou)頻(pin)率(lv)的(de)功(gong)率(lv),組(zu)裝(zhuang)的(de)設(she)計(ji)難(nan)易(yi)度(du)就(jiu)明(ming)顯(xian)上(shang)升(sheng)了(le)。村(cun)田(tian)製(zhi)作(zuo)所(suo)開(kai)發(fa)了(le)SGLTE終端,對應了組裝廠商的需求,將TD-LTE用陷波濾波器(具有隻減少特定頻率的功能的濾波器)和迅速減少TD-LTE帶寬的GSM1800用接收濾波器成功商品化。
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TD-LTE用SAW設備的產品一覽
村田製作所所有已發布的TD-LTE用SAW濾波器的產品陣容如圖1.2.3所示。表1為雙工器,表2為陷波器,表3為單濾波器。
表1:TD-LTE用雙工器的產品一覽



從決定開發TD-LTE開始,為了響應IC製造商和組裝廠商的減小RF麵積的要求,因此將Band34和Band39、Band38和Band40組裝品雙工器產品化。雙工器是一種綜合了外圍設備功能的人氣產品,往往被作為首選。
作為引腳連接來說,既是平衡品也是標準的2in4out型號,將輸入的SW功能複合化的1in4out型號,通過綁定濾波器的輸出來將LNA數量減少到1個的2in2out型號這3類產品已經被產品化。作為非平衡產品來說,標準的2in2out型號、輸入SW功能複合化的1in2out型號,村田的原產品的輸入和輸出都綁定起來的1in1out型號這3類產品也已經被產品化。需要怎樣的引腳連接型號,需要根據組裝廠商使用的收發器IC和設計思路作選擇。
表2:TD-LTE用陷波器的產品一覽

表2中,PA(功率放大器)的段後位置,通過傳輸頻率,減少了其他頻帶的接收頻率信號的陷波器。村田製作所從以前開始就已經量產了頻率在800MHz左右的陷波器,此次,覺得有必要產品化新的1.8GHz、1.9GHz高(gao)頻(pin)帶(dai)產(chan)品(pin)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)陷(xian)波(bo)器(qi)的(de)設(she)計(ji)難(nan)度(du)就(jiu)隨(sui)之(zhi)上(shang)升(sheng)。但(dan)是(shi),村(cun)田(tian)還(hai)是(shi)采(cai)用(yong)了(le)獨(du)特(te)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)和(he)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)電(dian)磁(ci)場(chang)仿(fang)真(zhen)器(qi)成(cheng)功(gong)地(di)將(jiang)其(qi)產(chan)品(pin)化(hua)。
表3:TD-LTE用濾波器的產品一覽





表3是濾波器的產品一覽。Application一欄中寫著N-DCS的產品是窄帶寬GSM1800用的濾波器。這是考慮到TD-LTE頻帶削減的產品,根據客戶的需求量產了2個種類。不僅僅麵向中國,還對應了僅限日本使用的獨特的AXGP的2.5GHz帶寬中使用的濾波器的產品化,仔細對應客戶的需求,通過強化產品陣容,肩負著將TD-LTE在全世界普及的重擔。
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結語
在現有的UMTS、LTE市場,為了提高品質、擴大服務範圍,正在進行對頻率的拓展。TD-LTE可以在同一頻率中進行接收跟傳輸,比起FDD-LTE頻率配置更加簡單,作為有限並且珍貴的資產,頻率的有效利用今後有望更加普及。此外,對應市場追求的多波段化、多模化,組裝中RF部分的麵積也成了大課題。
村田製作所以單濾波器和雙濾波器為中心進行產品的展開,以減少元器件個數,削減RF麵積,更有甚者以縮短組裝廠商的綜合開發周期為目的,強化了對於模塊產品的對應。由於模塊產品的小型化構造,內置的SAW濾波器的小型化是不可缺少的條件,采用了獨特的構造成功地連模具尺寸也實現了小型化,現在正在為更小的尺寸和薄型化進行研究。
今後,將針對組裝廠商的小型化、薄型化、 複fu合he化hua和he低di成cheng本ben化hua等deng各ge種zhong各ge樣yang的de需xu求qiu,促cu進jin客ke戶hu跟gen多duo層ceng電dian路lu板ban技ji術shu和he模mo塊kuai設she計ji技ji術shu的de融rong合he,強qiang化hua作zuo為wei綜zong合he元yuan器qi件jian供gong應ying商shang的de協xie同tong效xiao應ying的de產chan品pin開kai展zhan,為wei模mo塊kuai市shi場chang的de發fa展zhan做zuo出chu貢gong獻xian。
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