為了提供全球覆蓋范圍和滿足市場(chǎng)需求，智能手機(jī)、平板電腦和其他移動(dòng)設(shè)備必須比以往任何時(shí)候都支持更多的射頻頻段，并提供越來越多的無線功能。盡管他們的RF電路越來越復(fù)雜，但這些設(shè)備必須保持緊湊，如果不是更緊湊的每一個(gè)新的模式。考慮到這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)師們意識(shí)到頻率越高的好處之一就是部件越小。具體來說，天線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(xiàn)，并有助于這一收縮節(jié)，因?yàn)楣に噹缀卧试S完整的RF部分無縫集成的數(shù)字功能與射頻調(diào)制，解調(diào)，天線匹配和波傳播的模擬領(lǐng)域的整合。

　　本文著眼于一些關(guān)鍵部件和系統(tǒng)的小型化，這將允許下一代無線鏈路的設(shè)計(jì)者(你好，物聯(lián)網(wǎng)!)提供更小更有效的無線電和無線電子系統(tǒng)。在這一部分的1部分中，我們將看到最新的無源元件，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(jié)省空間和成本，提高性能。

　　這些組件是有用的現(xiàn)代，高度集成的標(biāo)準(zhǔn)無線電鏈路收發(fā)器芯片，已經(jīng)提供小型解決方案。由于這些既定的標(biāo)準(zhǔn)是他們的第三代或第四代，集成無源器件高度優(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(biāo)準(zhǔn)的解決方案，如Wi-Fi，或多標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議如Wi-Fi藍(lán)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(diào)制器和放大器，用于下一代無線電。這些收音機(jī)可能是有用的原型，甚至生產(chǎn)的特殊功能無線電鏈路，不是高度標(biāo)準(zhǔn)化的。在這里，SOC式多芯片模塊或載板可以用來更準(zhǔn)確地保存和天線的特性阻抗。應(yīng)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(shù)據(jù)表、教程和開發(fā)包，引用可在網(wǎng)上凱利訊半導(dǎo)體的網(wǎng)站。

　　讓我們離散

　　如果你已經(jīng)解決了無線電項(xiàng)目在過去，你知道，分立元件和無源元件都設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分;從前端天線匹配公差混頻器、振蕩器、調(diào)制器、濾波器、變壓器、開關(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，特別是在開發(fā)過程中。例如，總是需要濾波器來區(qū)分帶外信號(hào)，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。離散濾波器類包括集總LC、介質(zhì)和SAW(表1)。

　　表1：?jiǎn)纹瑸V波器類型特性。

　　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(gòu)成，但可以使用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更多的級(jí)和極點(diǎn)。

　　ICS并不是最好的過濾器。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(shì)壘內(nèi)外的收音機(jī)中都使用濾波器(圖1)。這里，在天線匹配和信號(hào)路徑中需要外部濾波器，以允許接收數(shù)據(jù)被剝離，并通過很少或沒有衰減傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)天線用于發(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(nèi)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(nèi)部如果和基帶濾波器分享不同的協(xié)議和帶中常見的一種路徑。

　　對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)”在今天使用的“收音機(jī)，以及下一代收音機(jī)，較小的更完整的過濾塊像Johanson的2450bp07a0100t單片機(jī)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這些單片組裝實(shí)現(xiàn)的。這是因?yàn)橐獙⒉考�特性與在不同制造過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(xiàn)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(xùn)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)過程中的可靠性和一致性。請(qǐng)注意，這些部分中的幾個(gè)可以結(jié)合起來提高性能。舉例來說，增加低通低通濾波器可以幫助阻止雙頻高頻率，如5 GHz的高頻無線LANs使用。級(jí)聯(lián)過濾元素就像在過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(hào)衰減，因此可能需要更靈敏的前端放大器，特別是對(duì)于多頻帶操作。

　　點(diǎn)擊相同的天線點(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/開發(fā)工具包，允許900兆赫和2.4兆赫的實(shí)驗(yàn)和雙工器、濾波器包含幾個(gè)針對(duì)常見的協(xié)議。

　　樂隊(duì)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(lán)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(diào)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(shù)據(jù)速率。

　　采取，例如，多層陶瓷太陽誘電fi105l250014-t濾波器，其目的是服務(wù)的無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙。同樣，在johanson1810bp07b200t瞄準(zhǔn)了GSM和CDMA蜂窩應(yīng)用。當(dāng)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(hào)的濾波和解調(diào)器有用。這些也越來越小了。考慮，例如，約翰森技術(shù)集成無源元件或該acmf-03和acmf-04薄膜濾波器良好的高達(dá)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(yīng)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?cè)趨⒖荚O(shè)計(jì)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和跟蹤。當(dāng)鎖定微弱的衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，非常特定的前端電子學(xué)可以起到作用。這允許特定天線和獨(dú)立放置天線以獲得最佳接收。GPS的特殊形狀因子減小電路也變得更加精細(xì)。看一看，例如，在RF SAW濾波器從村田電子專門為GPS接收機(jī)。

　　配器

　　類似的過濾器但服務(wù)接口半導(dǎo)體發(fā)射器PCB SMT天線倫基本上把單端傳輸線為天線差分驅(qū)動(dòng)器。差動(dòng)連接是最小化共模噪聲的關(guān)鍵，可以顯著改善信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)以及通用頻率。他們匹配阻抗，有傳輸線特性，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?nèi)吸收的幾個(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?yàn)榘蛡惤涌诎l(fā)送路徑直接到天線，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(lán)牙。這股相同的載波頻率，但容易通過調(diào)制的Wi-Fi和藍(lán)牙技術(shù)，可以處理高達(dá)3瓦的50或100Ω阻抗。

　　數(shù)據(jù)鏈接，需要全雙工操作，現(xiàn)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(hào)來自同一天線的同時(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的無線局域網(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(nèi)部整體做過唯一感興趣的頻率很好的休息而衰減。

　　棋盤游戲

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

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

　　幾個(gè)很好的進(jìn)行整體表面安裝天線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，使得它足以滿足大多數(shù)緊湊型設(shè)計(jì)。

　　TDK ant016008lcd2442ma1圖像

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

　　另一個(gè)有趣的天線選項(xiàng)是角安裝單元，它可以使天線遠(yuǎn)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(yīng)用(圖5)。尤其是在手機(jī)中，頭部可能是干擾的來源。角形支架允許更清晰的路徑和更多的機(jī)會(huì)與塔或衛(wèi)星的視線連接。

　　Antenova的a10464角安裝天線圖像

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

　　在總結(jié)

　　大量使用的標(biāo)準(zhǔn)無線電仍在縮小，以便與其他有線和無線鏈路進(jìn)行更多的集成。而高度集成的器件處理設(shè)計(jì)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線電元件。