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在蜂窩手機內實現天線調諧的最大障礙是缺少一種損耗低、調諧率高的高性能、可電調諧電抗元件。這種元件的最大挑戰是功率處理能力和線性度。作為MEMS和BST方法的一種替代方案，Peregrine Semiconductor采用其UltraCMOS工藝技術和HaRP設計創新，開發了一種已申請設計方法學專利的DuNE技術，來制造實用的數字調諧電容器(DTC)。那么如何利用DuNE技術構建自適應天線調諧器的關鍵構建模塊呢？ 如今的手機不僅僅是通話設備，它還必須支持移動電視、藍牙、WLAN和GPS等應用。由于新特性、新功能以及輕薄短小的工業設計要求，留給手機天線的空間非常有限。天線被裹包在設計內并被施以彎曲布線，因而降低了其效率。幸運地是，這種天線性能損失可以通過天線調諧來補償，天線調諧利用動態阻抗調諧技術來優化天線性能。 當 無源天線無法滿足預期性能要求時，通常采用開環天線調諧系統，對天線在設定頻段和工作模式的性能進行微調。這種技術還會把與發射/接收頻率、調諧機制或手 機使用狀態(滑蓋或折疊)等相關的環境因素考慮在內。當設計手機的時候，這些信息被存儲在基帶存儲器內的查找表中。但開環系統不對天線的工作狀況進行實時 監測，所以它無法把變化的環境因素考慮在內。 在蜂窩手機內實現天線調諧的最大障礙是缺少一種損耗低、調諧率高的高性能、可電 調諧電抗元件。這種元件的最大挑戰是功率處理能力和線性度。用于GSM發射器的天線功率要達到+33dBm，但在不匹配條件下，可調諧元件必須要能處理功 率達+40dBm(30V峰值)的RF信號。 為實現可調諧天線和濾波器，設計人員采用微機電系統(MEMS)和諸如鈦酸鍶鋇(BST)等鐵電材料技術進行了實驗。雖然這些技術具有很大應用前景，但現在尚不能大批量生產。為解決手機天線的可調諧問題，設計人員需采用經過驗證且可立即投入大批量生產的新技術。 手機RF收發器部分的阻抗被設計成50Ω。理想情況下，天線應在整個頻段的阻抗都為50Ω。但這種情況幾乎不會出現，因為小巧手機的天線與生俱來就具有帶寬窄、匹配性能較差、發射效率低等特征。帶寬限制迫使手機天線設計人員在整個工作頻段內不將天線阻抗目標設定為50Ω。 用 戶拿持手機的方式等環境因素也將影響手機天線的阻抗。一般情況下，手機天線工作的電壓駐波比(VSWR)小于3.0:1，但當用戶的手指放在天線發射器上 時，VSWR會被惡化至9.0:1。考慮到信號鏈上所有設備都被設計為工作在理想的1.0:1的VSWR，所以即便在開闊無障礙的地方，這種性能惡化的后 果也非常嚴重。 為滿足這些嚴苛的功率要求，自適應天線調諧也許是唯一選擇。這個方法強制天線在怎樣環境下都具有50Ω阻抗， 從而使系統其它部分工作在最優狀態下。雖然當天線阻抗為50Ω(1.0:1 VSWR)時，天線調諧器將自身的損耗增加到了電路中，但與未經過校正的系統相比，自適應天線調諧技術可以顯著降低調諧器輸入到天線輸入之間的整體插入損 耗，從而提升PA和RF濾波器的性能。 手機天線設計人員面臨的另一個挑戰是發射和接收的頻率不同。多頻段天線要求電路在頻段邊沿具有很好的性能，并能主動跟蹤天線的失諧，并在很短的時間對重新將天線調諧到合適的狀態。 有 幾項技術被建議用作天線調諧方案，包括采用MEMS開關電容和BST電容。不過，采用MEMS和BST技術的主要挑戰在于：它們都需要高偏置電壓(30V 或更高)才能實現調諧，通常需要一個獨立CMOS充電泵和控制芯片。一般無法將這些技術與RF、模擬和數字電路集成在同一裸片上，因此，實現自適應天線調 諧器需要用到多個IC。典型情況下，基于MEMS和BST技術的自適應天線調諧器都是采用多芯片模塊(MCM)技術實現的。 作 為MEMS和BST方法的一種替代方案，Peregrine Semiconductor采用其UltraCMOS工藝技術和HaRP設計創新，開發了一種已申請設計方法學專利的DuNE技術，來制造實用的數字調諧 電容器(DTC)(圖)。它們帶數字控制功能的可變電容器，可滿足蜂窩手機天線調諧對低偏置電壓、高線性和高調諧精度的要求。該DTC采用倒芯片封裝，尺 寸僅1.36×0.81mm。
與 體CMOS和絕緣硅(SOI)技術不同，UltraCMOS場效應管(FET)因采用完全絕緣的藍寶石基底，所以可被堆疊起來處理很大的RF功率。它能 在+20dBm到超過+40dBm的功率范圍內進行調諧，能滿足GSM和WCDMA手機對功率的要求，而不是降低Q值或調諧率。 |
