『這個知識不太冷』系列，旨在幫助小伙伴們喚醒知識的記憶，將挑選一部分Qorvo劃重點的知識點，結(jié)合產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀解讀，以此溫故知新、查漏補(bǔ)缺。

如今的制造商面臨著一個重要的架構(gòu)決策。他們可以嘗試在不斷縮小的設(shè)備區(qū)域內(nèi)增加更多的天線，但這有可能降低天線性能，從而影響設(shè)備的整體性能?；蛘?，他們可以選擇使用新的替代方案：天線復(fù)用器，該器件可減少添加天線的需求，并可滿足共存濾波和插入損耗要求。

為何如今的設(shè)備需要使用天線復(fù)用器 ? ?

我們回頭再看看《了解 RF 前端和濾波器》的圖7，該圖顯示了天線復(fù)用器和多路復(fù)用器之間的不同。注意，天線復(fù)用器用于天線附近以降低復(fù)雜性，而多路復(fù)用器更靠近射頻前端(RFFE)，位于功率放大器(PA)附近。

天線復(fù)用器解決了5G系統(tǒng)無線制造商面臨的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：在工業(yè)設(shè)計不斷演進(jìn)，導(dǎo)致可用的天線區(qū)域不斷縮小的情況下，如何應(yīng)對射頻 (RF) 復(fù)雜性的急劇增加。通過利用天線復(fù)用器，制造商能夠使用更少的天線滿足新的5G頻段、4x4多路輸入/多路輸出(MIMO)、多樣性功能和其他新要求，同時不會對現(xiàn)有外形尺寸或功能產(chǎn)生影響。

在移動設(shè)備Wi-Fi應(yīng)用中，天線復(fù)用器濾波器在降低設(shè)計復(fù)雜性和促進(jìn)共存方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它們還有助于提供高度隔離，幫助降低天線設(shè)計中的隔離參數(shù)，并允許使用成本更低的天線。如此一來，RFFE隔離參數(shù)不再需要完全依賴于天線。這可將天線和屏蔽的成本降低高達(dá)20%。

增加新的蜂窩和非蜂窩頻段提高了所有無線電子設(shè)備中射頻(RF)路徑的總數(shù)，包括智能手機(jī)、汽車、Wi-Fi網(wǎng)關(guān)等。例如，一部典型的5G智能手機(jī)（支持毫米波(mmWave)和超寬帶(UWB)頻段），其 RF 路徑數(shù)量是傳統(tǒng)4G手機(jī)的兩倍。如今的許多手機(jī)需要六根或更多天線來使用主蜂窩和各種接收功能。每條RF路徑都需要連接至天線，但因為可用空間有限，要將天線的數(shù)量翻倍根本不可能。

此外，增加天線數(shù)量意味著它們必須彼此靠近，從而會降低天線之間的隔離度。這會導(dǎo)致耦合相關(guān)問題，從而增加射頻前端 (RFFE) 中存在非線性元件的可能性，使接收器的靈敏度降低。

圖1顯示了多個頻段；注意這些頻段彼此的連接有多緊密。例如，Wi-Fi 2.4 GHz和GPS L5都落在低頻段和中高蜂窩頻段之間。

? 圖1：智能手機(jī)設(shè)備中使用的多個頻段

天線復(fù)用器有助這些單個頻段彼此共存。它允許通過一個天線傳輸大帶寬，為工程師降低了使用天線的復(fù)雜性。然后，由天線復(fù)用器將這個大帶寬分成多個波段。如果沒有天線復(fù)用器，就需要使用更多天線和開關(guān)。

天線復(fù)用器在分離單個低、中、高蜂窩頻段、Wi-Fi和GPS（L5、L1）信號方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，同時有助消除干擾和降低系統(tǒng)損耗。在圖2中，上方的智能手機(jī)圖片顯示天線上有許多個單獨的濾波器。此外，左上角的圖像中有三根天線。底部的智能手機(jī)圖片顯示在這種設(shè)計中采用天線復(fù)用器如何幫助降低復(fù)雜性、組件數(shù)量和尺寸。如左下方的圖所示，使用天線復(fù)用器之后，您可以將天線的數(shù)量從3個減少到1個，還可以將組件數(shù)量從4個減少到1個。此外，如右下方的圖所示，增加天線復(fù)用器可以將組件數(shù)量從4個減少到2個。這證明了天線復(fù)用器能夠讓系統(tǒng)工程師更輕松地構(gòu)建設(shè)計。

? 圖2：智能手機(jī)有或沒有天線復(fù)用器解決方案 ? 天線復(fù)用器為系統(tǒng)和模塊設(shè)計人員提供了許多優(yōu)點。它不僅減少了所需天線的數(shù)量，還在降低系統(tǒng)級減敏率的同時盡可能提高了性能。它還有助提高設(shè)計靈活性，以支持架構(gòu)和工業(yè)設(shè)計方面的變化。通過使用天線復(fù)用器，智能手機(jī)等設(shè)備可更有效地利用現(xiàn)有的天線面積，同時增加對新頻段的支持，且不會對現(xiàn)有外形尺寸或功能產(chǎn)生任何影響。

深入了解天線復(fù)用器技術(shù) ? ? ? 現(xiàn)在您已經(jīng)了解了使用天線復(fù)用器的原因，下面來看看其使用原理，您將了解天線復(fù)用器和隔離的類型。 ? ①了解天線復(fù)用器的類型 圖3顯示了多種天線復(fù)用器版本，它們都使用單根共享天線。例如，圖中右上角所示的三工器分割了傳輸至一根天線的Wi-Fi、中頻段和超高頻段，同時提供實現(xiàn)最優(yōu)共存所需的帶外(OOB)抑制。圖3中剩余的兩個天線復(fù)用器功能相似，但通過在系統(tǒng)中尋址蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)來實現(xiàn)。但是，可以實現(xiàn)多種天線復(fù)用器濾波器組合。

? 圖3：一些天線復(fù)用器示例 ? ? ②了解天線復(fù)用器隔離 和多路復(fù)用器一樣，天線復(fù)用器也需要在濾波器和頻段之間提供高度隔離，如圖4所示。該圖顯示了在該天線復(fù)用器中測量隔離的全球定位L5和GNSS濾波器。 ?

? 圖4：天線復(fù)用器隔離測量 ? 右圖顯示的是集成在同一封裝設(shè)計中的兩個濾波器之間的信號隔離水平。通常，基于聲波濾波器的天線復(fù)用器具有最佳性能，因為它們集成了低插入損耗、多頻段共存的地址OOB抑制功能，且共用天線的RF頻率之間具有高隔離度。它們還支持適用于5G、Wi-Fi和UWB的超高頻率。

審核編輯：黃飛