為了提供全球覆蓋范圍和滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，智能手機、平板電腦和其他移動(dòng)設備必須比以往任何時(shí)候都支持更多的射頻頻段，并提供越來(lái)越多的無(wú)線(xiàn)功能。盡管他們的RF電路越來(lái)越復雜，但這些設備必須保持緊湊，如果不是更緊湊的每一個(gè)新的模式�？紤]到這一點(diǎn)，設計師們意識到頻率越高的好處之一就是部件越小。具體來(lái)說(shuō)，天線(xiàn)和電感器可以縮小到表面安裝和PCB尺寸。集成電路，也可以作出貢獻，并有助于這一收縮節，因為工藝幾何允許完整的RF部分無(wú)縫集成的數字功能與射頻調制，解調，天線(xiàn)匹配和波傳播的模擬領(lǐng)域的整合。

　　本文著(zhù)眼于一些關(guān)鍵部件和系統的小型化，這將允許下一代無(wú)線(xiàn)鏈路的設計者(你好，物聯(lián)網(wǎng)!)提供更小更有效的無(wú)線(xiàn)電和無(wú)線(xiàn)電子系統。在這一部分的1部分中，我們將看到最新的無(wú)源元件，它們將幾個(gè)分立部件集成到更小的、表面安裝的版本中，節省空間和成本，提高性能。

　　這些組件是有用的現代，高度集成的標準無(wú)線(xiàn)電鏈路收發(fā)器芯片，已經(jīng)提供小型解決方案。由于這些既定的標準是他們的第三代或第四代，集成無(wú)源器件高度優(yōu)化，包括微型前端濾波器、巴倫、和其他各種配件，可以為單一標準的解決方案，如Wi-Fi，或多標準協(xié)議如Wi-Fi藍牙組合。

　　在第2部分中，我們將研究有源器件，如射頻晶體管、混頻器、調制器和放大器，用于下一代無(wú)線(xiàn)電。這些收音機可能是有用的原型，甚至生產(chǎn)的特殊功能無(wú)線(xiàn)電鏈路，不是高度標準化的。在這里，SOC式多芯片模塊或載板可以用來(lái)更準確地保存和天線(xiàn)的特性阻抗。應該注意的是，如果要進(jìn)行大批量生產(chǎn)，集成化的定制硅可能是降低成本和尺寸的最佳解決方案，直到集成電路制造商迎頭趕上。即使在這種情況下，這里討論的組件仍然是有用的。所有的部件、數據表、教程和開(kāi)發(fā)包，引用可在網(wǎng)上凱利訊半導體的網(wǎng)站。

　　讓我們離散

　　如果你已經(jīng)解決了無(wú)線(xiàn)電項目在過(guò)去，你知道，分立元件和無(wú)源元件都設計的一個(gè)組成部分;從前端天線(xiàn)匹配公差混頻器、振蕩器、調制器、濾波器、變壓器、開(kāi)關(guān)、雙工器、等等。雖然這些功能中有許多是集成的，但這可能不太理想，特別是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中。例如，總是需要濾波器來(lái)區分帶外信號，并將它們衰減到非常低的電平，同時(shí)在感興趣的頻帶中保留全部功率。離散濾波器類(lèi)包括集總LC、介質(zhì)和SAW(表1)。

　　表1：?jiǎn)纹瑸V波器類(lèi)型特性。

　　雖然簡(jiǎn)單的濾波器可以由幾個(gè)非常小的電阻器、電容器和電感器構成，但可以使用更復雜的結構實(shí)現更多的級和極點(diǎn)。

　　ICS并不是最好的過(guò)濾器。用CMOS工藝制造的典型電感q值小于10。銅和金屬化技術(shù)，這可以增加到20左右。問(wèn)題是為了減少插入損耗，需要幾百個(gè)Q值。目前，只有離散濾波器才能做到這一點(diǎn)。

　　在硅勢壘內外的收音機中都使用濾波器(圖1)。這里，在天線(xiàn)匹配和信號路徑中需要外部濾波器，以允許接收數據被剝離，并通過(guò)很少或沒(méi)有衰減傳輸數據。當一個(gè)天線(xiàn)用于發(fā)射和接收，或與一個(gè)以上的協(xié)議一起使用時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。

　　射頻濾波器圖像

　　圖1：RF收發(fā)器內部和外部都需要廣泛的濾波器。更好的外部分立器件性能允許內部如果和基帶濾波器分享不同的協(xié)議和帶中常見(jiàn)的一種路徑。

　　對于標準”在今天使用的“收音機，以及下一代收音機，較小的更完整的過(guò)濾塊像Johanson的2450bp07a0100t單片機的帶通濾波器進(jìn)行高度優(yōu)化為Wi-Fi的2.4 GHz頻段，在這種情況下。

　　注意，更好的組件匹配是通過(guò)這些單片組裝實(shí)現的。這是因為要將部件特性與在不同制造過(guò)程中制造的零件相匹配更困難。因此，這些組合部件可以顯示比使用分立元件容易實(shí)現的更高的公差。

　　在這種情況下，0402種形式的因素提供了一個(gè)緊湊的2.45 GHz的中心頻率與一個(gè)非常小的1×0.5毫米面積和0.43毫米高度100兆赫帶寬。另外一個(gè)因素是，組合部分組件的取向往往可以利用三維疊層降低噪聲和干擾之間的階段。

　　約翰森提供產(chǎn)品培訓模塊描述如何集成的單片濾波器可以提供更好的性能，在生產(chǎn)過(guò)程中的可靠性和一致性。請注意，這些部分中的幾個(gè)可以結合起來(lái)提高性能。舉例來(lái)說(shuō)，增加低通低通濾波器可以幫助阻止雙頻高頻率，如5 GHz的高頻無(wú)線(xiàn)LANs使用。級聯(lián)過(guò)濾元素就像在過(guò)濾器中添加更多的極點(diǎn)，它可以提高性能。然而，也會(huì )有信號衰減，因此可能需要更靈敏的前端放大器，特別是對于多頻帶操作。

　　點(diǎn)擊相同的天線(xiàn)點(diǎn)為2.4 GHz低帶通濾波器可以被更高頻率的帶通濾波器5 GHz的為好，如tdkdea105425bt-1293a1。從TDK的445-7845-kit演示/開(kāi)發(fā)工具包，允許900兆赫和2.4兆赫的實(shí)驗和雙工器、濾波器包含幾個(gè)針對常見(jiàn)的協(xié)議。

　　樂(lè )隊演奏

　　它不僅僅是一個(gè)在特定波段工作的協(xié)議。例如，在2.4 GHz ISM頻段，Wi-Fi，藍牙，ZigBee，w6lowpan，ANT +、GSM、DECT、和一些其他的協(xié)議可能需要并存。在占用頻譜能量的同時(shí)，可以使用不同的調制技術(shù)和不同的跳頻算法。因此，您將希望選擇允許帶寬特性不同的濾波器，如寬度和數據速率。

　　采取，例如，多層陶瓷太陽(yáng)誘電fi105l250014-t濾波器，其目的是服務(wù)的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)和藍牙。同樣，在johanson1810bp07b200t瞄準了GSM和CDMA蜂窩應用。當傳輸路徑必須服務(wù)的幾個(gè)互帶和協(xié)議，基于電感共模濾波器也可以路由只期望信號的濾波和解調器有用。這些也越來(lái)越小了�？紤]，例如，約翰森技術(shù)集成無(wú)源元件或該acmf-03和acmf-04薄膜濾波器良好的高達6 GHz的系列。整合提供了很好的溫度范圍(55o+ 150oC)與阻抗在35Ω，該是acmf-03-350-t，65Ωacmf-03-650-t，并在90Ω供應商的acmf-04-900-t.注意，不同的芯片制造商的部分可能是非50 -Ω傳輸路徑的優(yōu)化。還要注意它們在參考設計中引用的部件的特性。

　　某些功能，如GPS，可能不希望與其他頻段共享天線(xiàn)和跟蹤。當鎖定微弱的衛星信號時(shí)，非常特定的前端電子學(xué)可以起到作用。這允許特定天線(xiàn)和獨立放置天線(xiàn)以獲得最佳接收。GPS的特殊形狀因子減小電路也變得更加精細�？匆豢�，例如，在RF SAW濾波器從村田電子專(zhuān)門(mén)為GPS接收機。

　　配器

　　類(lèi)似的過(guò)濾器但服務(wù)接口半導體發(fā)射器PCB SMT天線(xiàn)倫基本上把單端傳輸線(xiàn)為天線(xiàn)差分驅動(dòng)器。差動(dòng)連接是最小化共模噪聲的關(guān)鍵，可以顯著(zhù)改善信號質(zhì)量。

　　巴倫可以半打分立元件集成到一個(gè)單一的，小型表面安裝部分(圖2)，也可用于標準以及通用頻率。他們匹配阻抗，有傳輸線(xiàn)特性，并可以要求非常具體的介質(zhì)和印刷電路板材料。

　　圖像做

　　圖2：?jiǎn)纹瑑任�收的幾個(gè)關(guān)鍵要素，并與離散的解決方案，具有良好的均衡匹配的組件。

　　因為巴倫接口發(fā)送路徑直接到天線(xiàn)，它還必須能夠處理在該頻段的最大允許能量相關(guān)的功率水平。通常，一個(gè)巴倫將能夠處理的功率幾瓦。

　　例如，約翰森2450系列2450bl15b100e巴倫的Wi-Fi和藍牙。這股相同的載波頻率，但容易通過(guò)調制的Wi-Fi和藍牙技術(shù)，可以處理高達3瓦的50或100Ω阻抗。

　　數據鏈接，需要全雙工操作，現代的雙工器，雙工器可以讓一個(gè)射頻部分被傳輸而接收狀態(tài)選擇不同的信號來(lái)自同一天線(xiàn)的同時(shí)(圖3)。成分如Avago acmd-7402-blk放進(jìn)小3引腳SMT封裝或0402包像薄膜TDK tfsd10055950-5102a2或2.4 GHz和5 GHz的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)，如802.11n的TDK dpx165850dt-8017a1雙工器。

　　雙工器雙工器的圖像

　　圖3：良好的衰減高，低，和帶通濾波器，雙工器，雙工器內部整體做過(guò)唯一感興趣的頻率很好的休息而衰減。

　　棋盤(pán)游戲

　　隨著(zhù)現代小波長(cháng)頻帶使用PCB天線(xiàn)已經(jīng)顯示出其有效性，創(chuàng )造一個(gè)低成本的、相當可靠的收發(fā)天線(xiàn)。雖然有效，許多這樣的設計需要非常特殊的介質(zhì)和保留區。

　　結果，外部天線(xiàn)在天線(xiàn)布局中提供了更大的靈活性。這可以通過(guò)允許收發(fā)點(diǎn)位于遠離嘈雜的數字線(xiàn)路提高性能，甚至讓嵌入式micrcontrollers選擇基于實(shí)時(shí)RSSI信息不同的天線(xiàn)。

　　幾個(gè)很好的進(jìn)行整體表面安裝天線(xiàn)容易以較低的成本讓這種靈活性，包括tdkant016008lcd2442ma1(圖4)，這是一種多層陶瓷雙波段(2.4 GHz和5 GHz)高效率的天線(xiàn)封裝在一個(gè)0603式的表面貼裝封裝。它的高度只有0.4毫米，使得它足以滿(mǎn)足大多數緊湊型設計。

　　TDK ant016008lcd2442ma1圖像

　　圖4：多層陶瓷天線(xiàn)體積小，體積小，往往比單個(gè)分立無(wú)源元件占用更少的空間。

　　另一個(gè)有趣的天線(xiàn)選項是角安裝單元，它可以使天線(xiàn)遠離中心或單邊安裝解決方案不能的障礙物。

　　例如，在a10464 Antenova已經(jīng)小于0.5毫米的高度，可以用一個(gè)小角落安裝反射你的PCB GSM應用(圖5)。尤其是在手機中，頭部可能是干擾的來(lái)源。角形支架允許更清晰的路徑和更多的機會(huì )與塔或衛星的視線(xiàn)連接。

　　Antenova的a10464角安裝天線(xiàn)圖像

　　圖5：角安裝天線(xiàn)可以提供更好的視線(xiàn)特性，在手持應用中，如接近頭部的手機可以衰減信號。

　　在總結

　　大量使用的標準無(wú)線(xiàn)電仍在縮小，以便與其他有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)鏈路進(jìn)行更多的集成。而高度集成的器件處理設計的主動(dòng)部分已經(jīng)建立，支持的協(xié)議比較好，外部分立器件和無(wú)源器件往往比在優(yōu)化性能和成本的芯片解決方案更好的工作。本系列的第2部分將討論分立和死模的有源無(wú)線(xiàn)電元件。