EDN China > 技术文章 > 嵌入式系统 > 开发工具 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

GSM前端中下一代CMOS开关设计

来源:电子产品世界?? 2005年10月25日 ?? 收藏0
?????? 早期手机设计采用环行器在发身与接收间双工通信。然而,若想用上述设计来支持多个频带,就需要多个环行器。这类铁氧体基设计使手机既体积大又价格昂贵。并且在某些场合下,由于环行器带宽太窄,根本不能正常工作。其它可供选择的方案有高频开关和滤波器组。它们同样存在成本或体积的问题。

?????? GSM手机是在时间双工基础上工作的,自然前端最好采用只有开关的实施方案。这是因为双工滤波器的插入损耗比开关高得多,而且在目前,它还承受不了GSM的功率电平。GSM手机占有60%的手机销售份额,因此本文集中介绍GSM系统对开关的要求,并讨论各种固体开关技术。同时,其它标准的集成也值得一提,主要是GSM手机中UMTS(通用移动通信系统“下一代”全球通用手机)应用,它们需要使用附加的开关路径。

?????? GSM前端难题

?????? GSM手机的功能已得到极大的扩展,为了覆盖整个地球可支持多达4个不同的工作频带,形成4个发射路径和4个接收路径。考虑到相邻TX频带十分接近,用一个功放覆盖GSM850和GSM;另一个功放覆盖DCS和PCS。每个RX路径各用一个滤波器,通常是SAW滤波器,这样总计需6个路径。这类结构通常采用SP6T(单刀6掷)开关。相比之下,最简单的GSM手机仅工作在单个频带,只需SP2T开关。

?????? 由于开关功能处于手机的前端,它的插入损耗性能直接影响功放的有效PAE(功率放大效率)和系统NF(噪声值)。NF增加直接等于天线与LNA(低噪声放大器)间的插入损耗,而PAE降低则由下式给出:

???????????????????????????????????? PAE="PAE"*10-IL/10

GSM功放工作在饱和方式,输出功率可达2W,PAE也很高,约为60%,由于手机的总消耗电流有一半来自功放,因此高效率对它的电池寿命是至关重要的。然而,高PAE又易受高插入损耗的不良前端体系结构的影响。例如,一个PAE为60%的放大器,基功放与天线间的插入损耗是1.5dB,那么它的有效APE仅为42.5%。开关电路中的任何附加电流消耗将进一步降低有效PAE。


?????? 众所周知,GSM手机的输出功率要求很高,达+33dBm±2dB,因而对前端的线性度也提出了极其苛刻的要求。线性度是利用谐波抑制来规定的,要求规定在12.75GHz的频率范围内,基波的所有谐波应抑制到低于-30dBm。

?????? 为了保持低插入损耗,设计人员在设计时,未使用路径通常具有较高隔离度。但对3频带或4频带手机,由于GSM TX频带和GSM850 RX频带是重叠的,PCS TX频带和DCS RX 频带是重叠的,因此又会出现一个特殊殊的问题。在发射期间,RX带通滤波器并不能对通过开关漏入的发射信号提供任何衰减。要想保护跟随在RX滤波器之后的LNA,开关本身必须提供至少35dB的隔离度。

?????? GSM标准明文规定的还有开关时间要求。发射与接收之间的停留时间为28μs。当从RX开关至TX时,10μS内不能发送信号,以便完成开关动作。尽管有10μS间时,设计人员宁愿将开关时间设定在1-5μS之间,确可开关在TX发射前达到稳定状态。同时,一旦功放工作开关还应符合谐波抑制要求。从TX到RX规定的开关时间是相同的。

?????? 由于前端开关直接连接到天线,开关的又一个艰巨任务是要有强ESD承受能力。根据IEC1000-4-2规范,手机设计应能承受±16KV空气放电。这类ESD模型相当于330欧母电阻与150PF电容的串联,比人体模型更易损坏。开关本身要具有这个强度,否则,要另加保护元件。


上一页123下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

GSM? CMOS? 开关?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈