改变常规阻抗匹配的被动元器件的商品化.doc
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1、改变常规阻抗匹配的被动元器件的商品化前言近年来安装在移动通信终端的移动通信天线的设计难度逐渐增高。随着LTE这种新型通信方式的增加,宽频带的使用越来越广泛。另一方面,由于二次电池等大型化的因素,可使用空间(天线/领域)缩小了。因此,天线的小型化成了当务之急。但是,如果天线被小型化的话 ,就意味着天线的阻抗和RF电路的输入和输出阻抗(50系)相比的话会变低,这就意味着将RF电路跟天线阻抗通过全通信带宽整合起来是非常困难的。LC元器件的课题目前在实施阻抗整合时,一般使用电感器(L)、电容器(C)等LC元器件。但是,LC元器件电抗中具有频率特性,整合阻抗后的天线Q值会劣化,频带宽会减小。这里阻抗转换
2、时对于频率特性难以呈现的材料来说,就以主要在低频领域中使用的变压器来举例吧。变压器是通过结合磁场的2个线圈(变压器、线圈)的电感(L值)的比率达到变换阻抗,所以不能保障理想状态下的频率特性。因此我们考虑到将其使用到阻抗的整合当中。不使用变压器的理由移动通信的天线中使用变压器会遇到3点问题。1) 微波频段中由于磁性材料的渗透性1,因此很难达到高结合系数;2) 天线的输入阻抗很小会导致变压器损耗影响大;3) 天线输入阻抗值会因为频带不同而产生变化。正因为存在这些问题,至今为止移动通信天线的阻抗整合中一直不使用变压器。而我们通过独有的方法解决了这一问题。结合系数是指构成变压器的2个变压器、线圈间的距
3、离以及由线圈导致的磁束形状相关性而产生的变化。一边维持高结合系数一边控制变压比,因此变压、线圈的形状达到了统一的状态,从而开发了每个线圈的L值都能自由控制的构造。这种构造在LTCC(低温共烧陶瓷)内构造而成,可在变压器和线圈间的距离为数十m的情况下制成。即使在微波频带中也可将变压器的结合系数控制在0.7以上。逆转的连接端口把高频变压器跟具有10阻抗的天线连接,由于变压器本身的材料特性产生的插入损耗(插入损耗)比起跟50连接的高频器件相对较大。因此,一般低频中使用的具有大L值和阻抗成分的变压器在高频下难以使用。为了削减这种阻抗成分并维持变压比,我们采用了图1所示的高频变压器的构造。该构造跟普通的
4、变压器构造相反,它将接地连接端口跟天线连接端口完全逆反。因此,才能达到如图1所示的变压比。使用该构造的话,因结合产生的互感M值会反应到变压器,变压器中使用的线圈L值会减小,由于高频变压器的阻抗成分I.L.可以被抑制得很小。不变的变压比移动通信天线中使用的通信带宽以1GHz为界限分为低领域low band和高领域high band两种。开放型天线中一般来说low band中为天线的基本波而high band中为天线的高频波。天线内部没有安装短针等组抗整合功能时,low band的阻抗为10左右,high band的阻抗为19左右。如果在这样的天线中安装一定变压比的变压器,是不能只整合一个band
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