Von: Alex Margomenos, Senior Director der Produktlinie ? RF-SOI ¡°
Moderne Smartphones m¨¹ssen ¨¹ber Dutzende von Frequenzb?ndern hinweg, die von einigen hundert MHz bis zu 7 GHz reichen, eine hohe Funkleistung aufrechterhalten, um 5G New Radio (NR) zu unterst¨¹tzen. Gleichzeitig ist die Antennenleistung sehr dynamisch ¨C sie wird von Faktoren wie der Entfernung zur Basisstation, der Ausrichtung des Ger?ts, der N?he zum menschlichen K?rper oder zu metallischen Oberfl?chen sowie der Handhaltung beeinflusst. Herk?mmliche Smartphone-Antennen, wie beispielsweise gedruckte Inverted-F-Antennen (PIFAs), weisen typischerweise eine schmale Bandbreite von etwa 10 % auf, was andernfalls den Einsatz zahlreicher Antennen erfordern w¨¹rde, um den gesamten Frequenzbereich unter allen Betriebsbedingungen abzudecken.
Hier kommen Antennenapertur-Tuner zum Einsatz. Diese Schaltungen passen die elektrische L?nge der Antenne dynamisch an und erm?glichen so einen effizienten Betrieb ¨¹ber mehrere Frequenzb?nder hinweg. Antennenapertur-Tuner sind in der Regel Teil eines Regelkreissystems, das Eingaben vom Modem, von Sensoren und von HF- power -Detektoren nutzt, um die Antennenleistung in Echtzeit auszuw?hlen und zu optimieren.
Das Hauptziel der Antennenabstimmung ist die Maximierung des Gesamtwirkungsgrads der Antenne ¨C ein Ma? daf¨¹r, wie viel der im Smartphone-Transceiver erzeugten power von der Antenne abgestrahlt wird. Tuner erreichen dies durch das Umschalten von Kondensatoren und Induktivit?ten, um die elektrische L?nge der Antenne zu ver?ndern. Dies wird durch spezielle HF-Schalter umgesetzt, die an Schl¨¹sselpunkten entlang der Antenne platziert sind.
Wenn HF-Signale in die Antenne eingespeist werden, erzeugen sie ein Spannungs- und Strom-Stehwellenmuster mit Spitzen und Nullstellen. Die Position dieser h?ngt von der Frequenz des Signals, der L?nge der Antenne und der Art der Anschl¨¹sse an den einzelnen Enden der Antenne ab (bei einer typischen PIFA ist ein Ende mit Masse kurzgeschlossen und das andere offen). F¨¹r maximale Wirksamkeit werden Abstimmvorrichtungen idealerweise an den Spannungsspitzen platziert, obwohl praktische konstruktive Einschr?nkungen die optimale Platzierung einschr?nken k?nnen.
Die Platzierung von Antennenabstimmvorrichtungen an den Spannungsspitzen bedeutet, dass diese Schalter hohe Spitzenspannungen bew?ltigen m¨¹ssen ¨C oft ¨¹ber 80 V nahe dem offenen Ende der Antenne. Wichtige Schalterparameter wie der Ein-Widerstand (Ron) und die Aus-Kapazit?t (Coff) beeinflussen den Wirkungsgrad je nach Position unterschiedlich: Ron dominiert in Bereichen mit hohem Strom, w?hrend Coff in Bereichen mit hoher Impedanz, n?her am offenen Ende, an Bedeutung gewinnt.
Technologien mit ?RF-SOI ¡° waren der entscheidende Faktor f¨¹r die Realisierung von Apertur-Antennenabstimmern, da sie alle wesentlichen Anforderungen erf¨¹llen k?nnen. RF-SOI , das auf trap-reichen Substraten mit hohem spezifischem Widerstand basiert, bietet geringe Oberwellen, geringe parasit?re Substrateigenschaften und die M?glichkeit, mehrere Feldeffekttransistoren (FETs) zu stapeln, um die erforderliche hohe Vmax zu erreichen. Laufende Prozessverbesserungen und Skalierung haben das Ron¡ÁCoff-Produkt reduziert und kleinere Schalter-Chipgr??en erm?glicht.
ºÚÁÏÍø911¡¯ (ºÚÁÏÍø911) 9SW, unsere ? RF-SOI ¡°-Plattform der vierten Generation, ist darauf ausgelegt, diese Anforderungen zu erf¨¹llen. Unsere branchenf¨¹hrende 9SW-Technologie basiert auf einer 90-nm-Back-End-of-Line-Lithografie (BEOL) und bietet zahlreiche Schalteroptionen sowohl mit Standard- als auch mit dickem Gateoxid, die f¨¹r niedrige Ron*Coff-Werte und hohe Spannungsfestigkeit optimiert sind. Die Plattform umfasst eine vollst?ndige Palette an Logik- und Hochspannungs-Analog-FETs sowie eine gro?e Auswahl an Kondensator- und Widerstandsoptionen, die sich ideal f¨¹r die kapazitive Kompensation, die Vorspannungssteuerung und das Body-Strom-Management gro?er Schalterstapel eignen. Im September dieses Jahres f¨¹hren wir verbesserte Schalterversionen in Verbindung mit erweiterten Metallverlegungsm?glichkeiten ein, die Verbesserungen bei Ron*Coff bei engerem Schalterabstand bieten und gleichzeitig die hervorragenden Spannungsfestigkeitseigenschaften unserer 9SW-Plattform beibehalten. Diese neuen, einzigartigen F?higkeiten erm?glichen Antennentuner der n?chsten Generation und erzielen gleichzeitig niedrige Ron*Coff-Werte sowie hohe Spannungsfestigkeit bei einer kleineren Schalter-Chipgr??e.
Eine weitere Verkleinerung der Chipfl?che wird durch unsere serienreife SLATE?- wafer-to-wafer -Bonding-Technologie mit 9SW erreicht, bei der zwei 9SW-Wafer miteinander verbunden werden, um eine dreidimensionale Schaltungsfaltung zu erm?glichen. Dieser Ansatz reduziert die Chipfl?che um bis zu 45 %, ohne die Leistung zu beeintr?chtigen. Unser neuestes PDK enth?lt Design-Enablement-Tools, mit denen Entwickler zweidimensionale Schaltungen intuitiv in den dreidimensionalen Raum ¨¹bertragen, die Prototypenentwicklung beschleunigen und Designzyklen verk¨¹rzen k?nnen. Sehen Sie sich unser Tutorial-Video an und lesen Sie den Blogbeitrag, um mehr ¨¹ber unsere SLATE- wafer-to-wafer -Bonding-Technologie mit 9SW und die PDK-Funktionen zu erfahren.
Um die Designoptimierung weiter zu unterst¨¹tzen, stellt ºÚÁÏÍø911 Referenzdesigns und Richtlinien zur Verf¨¹gung, die dabei helfen, die Spannungsverteilung ¨¹ber gro?e Schaltstapel hinweg besser auszugleichen, das Layout zu optimieren und die ESD-Robustheit zu verbessern.
Wenden Sie sich an Ihren ºÚÁÏÍø911-Ansprechpartner, um mehr ¨¹ber unsere L?sungen f¨¹r Antennentuner mit 9SW und 9SW SLATE sowie ¨¹ber unser ¨¹briges HF-Portfolio unter RF-SOI, SiGe und RF GaN zu erfahren.
