Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 射頻/無線
 
 
射頻/無線  

小型WiEX行動電話強波器實現高效能

上網時間: 2009年12月08日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:強波器  Wi-Ex  RF 

強波器可用於改善都市以外的住宅對於行動設備接收品質較差的問題;不過,一場暴風雨帶來的雷電也可能衝擊到這一類的強波器、甚至天線或電源。

無線強波器一般用於解決長久以來存在的問題--在面對許多可能影響網路連線效能的情況,如何讓行動電話仍能接收到穩定且可靠的訊號。在人口稠密地區,即使架設的行動電話發射塔密度夠高,網路覆蓋品質有時也不見得可有效提升。具有破壞性的多路徑干擾可能導致一些無法正常傳輸或接收訊號的‘死角’(dead spot),有時候建築物的材料與結構也可能使原本在建築物外面正常收發的訊號大大地減弱。

因此,也許我們所面臨的挑戰是相當普遍的議題──農村環境、發射塔密度低,以及地形因素限制了附近的發射塔效能。Portelligent公司的分析師們在不採用地面上的傳統電話線路,僅限於使用行動電話的情形下建置了WiEx,期望能取得可靠且完全以行動電話為主的服務。其結果是這些WiEx裝置在大部份的手機門號下都運作得還不錯。原本訊號強度只出現一格或甚至無訊號的情形已穩定提升到四格訊號強度,通話品質與可靠性也大幅改善了。

所有的強波器均採用相同的基本原理運作:從外部輸入較弱的訊號,增強這些訊號使其適用於本地接收器,並以覆蓋更廣的訊號範圍同步傳回手機訊號。簡言之,它可想像是一款在兩端都帶有天線的雙向放大器,一端收發手機訊號,而另一端收發基地台訊號。在最理想的情況下,其效應就如同置身於最接近蜂巢式發射塔之處;訊號品質當然隨之改善。而其最重要的一項邊際效益是在使用遠端發射塔高聲發話時,手機的運作功率通常能夠比實際所需的更低。

在這樣的基本前提下,我們可能會認為強波器元件的電子學相當繁瑣,但事實上並不盡然。在折解WiEx裝置的案例中,另一項挑戰是如何在分離式的RF電路中確認出設計相關細節。該產品的單一電路板設計採用了小規模的整合,兩片塑膠外殼中放置了一個組件,並採用表面裝貼的隔離金屬包覆最接近天線連接器的末級電路,以用於遠端(傳送)天線。

打開電路板,即可發現為數眾多的元件,這看來又是一款低整合度的設計;但也或許是由於必須謹慎分級放大器以控制增益之故。眾所皆知,在傳送與接收放大器位於相同區域時(如在同一間房子或建築物中),可能存在潛在的振盪。由於該設計只是重新放大具有延遲的雙向訊號,因此可能帶來反饋。製造商當然可以指定設計方法,但若不強制指定,那麼在施主(donor)天線與室內單元的間距便可用於與手持裝置互動。當天線間的隔離小於放大器增益時,可能存在著潛在的正向反饋與相應的振盪現象。

從‘施主’左側看過來,位於隔離層下方且可上下移動的電路模組似乎符合850MHz的傳送接收(Tx/Rx)頻段、針對850MHz/1,900MHz頻段的訊號多工處理,以及符合1,900MHz PCS頻段的收發功能。同樣的,剩下未包覆的2/3板卡中的電路則針對手機通訊提供雙工與雙頻傳送/接收電路。

從所拆解的元件看來,RFMD公司的碼分多址(CDMA)功率放大器涵蓋用於蜂巢式頻段所需的末級電路。同樣地,ANADIGICS公司的CDMA元件為雙向放大器兩端的PA進行PCS頻率處理。型號為#RF2196的元件是第二款RFMD的PA元件,可運作於1,900MHz;不過,這一點仍令人感到困惑,或許是打算在ANADIGICS的AWT6113元件作為末級電路輸出至施主天線以前,先使其負責局部的放大功能。

其它大尺寸的元件還包括用於雙向訊號路徑的衰減器,這是來自M/A-Com與Hittite公司所開發的解決方案。M/A-Com公司目前已為一家英國Cobham公司所收購。在這些RF元件旁的是兩顆愛特梅爾(Atmel)公司具類比週邊功能的ATMega168微控制器,幾乎可確定負責與RF功率偵測器與衰減器共同運作,以便在放大階段時控制迴路功率增益。這些偵測器是凌力爾特公司(Linear)開發,並採用5接腳的封裝(#LTW5505),以及來自RFMD公司5接腳與6接腳的增益模組,共同形成一款大約整合二十幾個小型RF元件的電路。

這些小尺寸的半導體與多級放大器元件來自於一系列豐富的分離式與被動元件選擇。表面聲波(SAW)濾波器在850MHz蜂巢式頻段無線電的跨級濾波功能中扮演了重要地位,而較高頻的PCS頻段選用了更大尺寸的矩形陶瓷諧振器。雖然陶瓷諧振器的尺寸較SAW更為龐大,但它或許可提供較低的插入損耗,因而實現高頻無線傳輸,且能連續使用多年,以保障投資成本。

在大型ASIC往往扮演電路板要角的時代,有時也可試試以設計技巧為主的RF硬體與隨時可用的現成元件,以建置一款原則上簡單但實際上很難處理的設計。訊號延遲、振盪、增益管理以及任何其它的RF挑戰均無疑地為工程師帶來了種種挑戰。

為了解決這一問題,保持低成本與迴避長時間的大型積體電路開發,採用小規模的整合與分段的細部無線設計將可勝出,並實現看來更為高效的設計。這款雙頻強波器的零售價大約300美元,而其BOM成本約僅100美元;其所採用的低成本元件策略或許可順利取得相當可觀的利潤。

圖說:折解WiEx裝置的挑戰是如何在分離的RF電路設計中確認相關設計細節。
圖說:折解WiEx裝置的挑戰是如何在分離的RF電路設計中確認相關設計細節。

作者:David Carey

總裁

Portelligent





投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 小型WiEX行動電話強波器實現高效能
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首