5G系统中天线调谐开关的选择

随着5G的即将推出，智能手机将比以往使用更多的频段、模式和功能。这意味着新款智能手机将需要至少四个天线的阵列，而有些则会在一个阵列中拥有超过八个天线。除此之外，硬件开发者还面临着将一切打包进智能手机形态的挑战。

这就是为什么提出适合这些设备的射频前端（RFFE）解决方案从未如此具有挑战性。新型发射器和天线将使用载波聚合来提供更高的数据速率，以及利用Wi-Fi MIMO和4x4 MIMO的优势。这就是天线调谐发挥作用的地方。这一功能可以增加频率范围，这意味着性能将得到改善。多亏了这些开关，天线可以使用从600 Mhz到6 GHz的频率，涵盖了5G和LTE频段。

孔径调谐与阻抗调谐

如果天线没有完美地调谐到期望频率，它将会效率较低。通过提高天线的效率，你可以增强其灵敏度，从而扩大其可用范围，这将减少手机中的功耗。你可以使用两种方法进行天线调谐：

• 孔径调谐：这种方法可以通过优化特定频率下的接收和发送通信的效率来提高全向灵敏度和辐射功率。本质上，这通过调整天线中的等效电容和/或电感来调谐天线的共振频率至期望值。

• 阻抗调谐：其思想是增强天线与RFFE之间的功率传输。阻抗调谐通常与频分双工（FDD）一起使用，以扩大天线在特定范围内的带宽，使其能够在特定频段内以均匀的插入/返回接收/发送。调整阻抗谱（因此得名“阻抗调谐”）将提高全向灵敏度和辐射功率，同时减少失配损耗。这种方法可以帮助抵消环境因素，例如用户手持他们的智能手机。

5G网络中先进天线系统的重要作用

5G Americas发布了一份白皮书，专注于探索5G先进天线系统的最新技术趋势和潜在增强功能。平均数据速率应该在100+ Mbps左右，而峰值速率可以达到惊人的20 Gbps。根据白皮书，预期的网络效率和流量容量提升将是100倍，而网络延迟与4G相比应该减少10倍。

高级天线系统将在5G网络的开发和部署中扮演不可或缺的角色。波束成形、切换和管理将提高容量和覆盖范围。大规模MIMO能够在保持相同天线元件的情况下增加容量。5G Americas白皮书还讨论了最终过渡到使用超过100个天线和收发器元件的内置无线电阵列的更高频率。初期部署将利用高达6 GHz的频率，覆盖现有的LTE频谱，同时开发新技术。以下是一些可以支持初期5G部署的设备的天线调谐解决方案：

Qualcomm QTM525 5G mmWave天线模块

Qualcomm是一家以技术和通信领域的创新产品而闻名的知名公司。他们最近宣布了一款针对5G移动设备的新型RFFE（射频前端）产品套件。他们的综合解决方案旨在与Qualcomm的Snapdragon X55 5G调制解调器一起工作。新系统将使移动运营商和客户受益。运营商将欣赏到增强的网络覆盖和容量，而用户将期待拥有令人印象深刻的数据速度、通话质量和可靠性的智能手机。

Qualcomm的新QTM525 5G mmWave天线模块和Snapdragon X55 5G调制解调器。来源：ARSTechnica。

Qualcomm的解决方案将提供与Qualcomm的QET6100包络跟踪系统一起工作的PA模块。该解决方案还将包括具有内置LNA、滤波器、开关和5G六路复用器的QPM5670 PA高/中频模块，以及具有双连接功能的低频模块。

Skyworks SKY19256-701LF

Skyworks多年来设计了众多天线开关解决方案，包括SKY19256-701LF。SKY19247-686LF是一个可操作至2.7 GHz的类似调谐开关。这款特定产品是一个孔径调谐开关。广泛的带宽覆盖范围从600 MHz到6 GHz，使其适用于在这些频率内工作的众多移动平台。这个天线调谐开关包括一个由4个单极单投开关组成的阵列，可以服务于具有极低通态电阻（1.1 Ohm）和关态电容（0.145 pF）的应用。

SKY5−9256-701LF高级孔径天线调谐开关的功能图。来自SKY19256-701LF数据手册。

Infineon BGSA13GN10

Infineon是另一家众所周知的公司，正在开发一整套解决方案以支持5G部署。单拉三抛孔径天线调谐开关BGSA13GN10支持500 MHz至5 GHz频率，最高48 V RF输出电压（39 dBm功率输出）。这使得该产品与其他旨在支持初期5G部署的天线调谐开关不相上下。

BGSA13GN10孔径天线调谐开关的功能图。来自BGSA13GN10数据手册。

电信业正在迅速发展，移动产品设计师需要所有正确的技术以确保新设备能够跟上过渡到5G的步伐。您可以在Octopart上找到这里概述的任何天线调谐开关以及许多其他RFFE组件。

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