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要設(shè)計多個移動天線？面臨效率下降問題？這里有一份指南，可幫助您使用 COFF 電容設(shè)備開發(fā)天線性能出色的產(chǎn)品，從而提高系統(tǒng)效率，擴大覆蓋范圍。
5G 技術(shù)促使移動天線必須支持的新頻段數(shù)量顯著增長。由于新型手機設(shè)計的復(fù)雜性，手機設(shè)計師需要在單個天線上使用越來越多的孔徑調(diào)諧器。增加孔徑調(diào)諧器有助于優(yōu)化各頻段的整體天線性能，但有時以犧牲天線效率為代價。如果天線效率和天線的各頻段性能并不平衡，則整個設(shè)備的性能和覆蓋范圍都會受到影響。
每個天線都有一個固有的諧振頻率，在此頻率處可實現(xiàn)最大天線效率。在天線上放置一個并聯(lián)電容器（以降低諧振頻率）或并聯(lián)電感器（以提高諧振頻率）可實現(xiàn)孔徑調(diào)諧。使用多個電容器和電感器，通過天線調(diào)諧器開關(guān)可將天線調(diào)諧到多個頻率，如下圖所示。
RON 與 COFF 解讀
孔徑調(diào)諧主要采用調(diào)諧器開關(guān)和可調(diào)諧電容。這些開關(guān)的主要品質(zhì)因數(shù)是導(dǎo)通狀態(tài)電阻 (RON) 和斷開狀態(tài)電容 (COFF)，如下圖所示。對于可調(diào)諧電容來說，具有寬范圍的調(diào)諧電容和良好的 Q 因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)）至關(guān)重要。RON 和 COFF 會顯著影響天線效率。低電壓時，RON 的影響更大；高電壓時，COFF 的影響更大；采用低 RON 或低 COFF 的開關(guān)布局策略可針對不同頻率優(yōu)化調(diào)諧。
在斷開狀態(tài)，孔徑調(diào)諧器的 COFF 會影響天線上的容性負(fù)載，從而降低諧振頻率。調(diào)諧器的 COFF 越高，該頻率偏離天線固有諧振頻率的幅度就越大。
下面的圖 1 顯示了單刀雙擲 (SPDT) 開關(guān)的 COFF 對倒 F 型天線 (IFA) 仿真效率的影響。其中所示的基準(zhǔn)測量值是未將 SPDT 放置在調(diào)諧位置時取得。添加 SPDT 后，各端口的 COFF 分別設(shè)為 100 fF 和 200 fF。
圖 1.
COFF 天線調(diào)諧
從基準(zhǔn)天線切換到低 COFF 開關(guān)時，觀察到頻移為 40 MHz，峰值效率下降 0.3 dB。從低 100fF COFF 切換到高 200fF COFF 開關(guān)時，還會發(fā)生 40 MHz 的偏移，峰值效率下降 0.85 dB。與基準(zhǔn)相比，最終發(fā)生了 80 MHz 的頻移，總效率下降 1.15 dB。
圖 2.
要抵消因調(diào)諧器 COFF 導(dǎo)致的頻移，可將 SPDT 的一個端口用于接通電感器，以便將天線重新調(diào)諧到其固有諧振頻率。在這種情況下，天線經(jīng)過兩次調(diào)諧：一次由調(diào)諧器的 COFF 調(diào)諧，另一次由電感器，將天線重新校準(zhǔn)到原始諧振狀態(tài)。但是，這種方法是以效率和帶寬為代價的，如圖 3 所示，其中顯示了天線重新調(diào)諧到 890 MHz 原始諧振頻率時的效率。
圖 3.
雖然可以考慮使用 SPDT 的 COFF，但高 COFF 開關(guān)會導(dǎo)致峰值效率比基準(zhǔn)測量值降低 0.47 dB。為便于手機的天線頻段交換，必須進行孔徑調(diào)整。
我們的移動設(shè)備顯然變得越來越復(fù)雜。要滿足用戶的所有需求，這就給天線及其能力帶來了一些挑戰(zhàn)。遺憾的是，并非任何天線調(diào)諧組件都可以滿足這些復(fù)雜設(shè)備系統(tǒng)的需求。如本篇博文所述，使用不滿足需求的高 COFF 調(diào)諧器會導(dǎo)致明顯頻移，從而使天線失諧并降低整體天線效率。因此，在平衡天線效率和頻段需求時，低 COFF 開關(guān)是最佳選擇。
深入了解：
天線孔徑調(diào)諧電子指南
https://www.qorvo.com/design-hub/ebooks/antenna-aperture-tuning
使用阻抗調(diào)諧來最大程度地提高 5G 手機的天線性能
https://www.qorvo.com/resources/d/qorvo-applying-impedance-tuning-to-maximize-antenna-performance-5g-phones-white-paper
關(guān)于 4G/5G 智能手機天線調(diào)諧的 4 點須知
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關(guān)于作者
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