RF手机天线仿真介绍（三）：调谐开关分析

简介

孔径调谐能调节天线的电长度，可将其谐振点切换到所需支持的工作频段。天线孔径调谐器通过改变天线的有效尺寸或更改其发射场型改善天线的总发射功率 (TRP) 和总全向灵敏度(TIS)。孔径调谐的天线调节开关，主要参数有：Coff, Ron和Vpeak。

调谐开关RON、COFF的影响分析

孔径调谐模式下，不同Ron值的调谐开关对天线增益的影响如下所示：

孔径调谐模式下，不同Coff值的调谐开关对天线增益的影响如下所示：


如上所示，调谐开关的Ron值过大会降低天线的增益，影响天线的效率，同时，调谐开关的Coff值可能会给天线引入新的谐振，从而降低天线的效率。

不同位置的调谐器件coff影响分析

调谐开关位置A示意图如下所示：
调谐开关位置A天线效率示意图如下所示：

调谐开关位置B示意图如下所示：

调谐开关位置B天线效率示意图如下所示：

调谐开关位置C示意图如下所示：

调谐开关位置C天线效率示意图如下所示：

通过上述不同位置调谐器件的coff对天线效率的影响可以发现，调谐器件的位置越远离短路点，调谐器件的coff影响越大。

不同位置的调谐器件Ron影响分析

调谐开关位置A示意图如下所示：

调谐开关位置A天线增益示意图如下所示：

调谐开关位置B示意图如下所示：

调谐开关位置B天线增益示意图如下所示：

调谐开关位置C示意图如下所示：

调谐开关位置C天线增益示意图如下所示：

通过上述不同位置调谐器件的coff对天线效率的影响可以发现，调谐器件的位置越接近短路点，调谐器件的coff影响越大。

Coff引起谐振的解决示例

在调谐开关后面添加33nH的电感，添加方式如下所示：

添加电感和不添加电感的回波损耗如下所示：

在调谐开关后面添加0.3pF的电容，添加方式如下所示：

添加额外的接地电容后天线的驻波如下所示：

综上上述，通过在调谐开关后面添加接地电感或者接地电容，可以有效的消除调谐开关带来的谐振影响。

调谐开关VPEAK分析

VPEAK 是天线孔径调谐器的一个关键参数。天线调谐器的峰值电压通过场效应晶体管 (FET) 簇上的射频电压分压设置，场效应晶体管是天线调谐器设计的一部分。使用 VPEAK 不足的天线调谐器可对其造成永久性的、灾难性的破坏。即使调谐器未损坏，选择VPEAK 不足的调谐器将会大幅降低总发射功率 (TRP) 和总全向灵敏度 (TIS) 的级别，产生大量谐波，导致手机测试失败。
孔径调谐包括将一个不直接连接到天线馈电的匹配电路，同时其摆放位置也会有很大影响。这保证了天线发射效率最大化，并防止在频谱内操作过程中馈电点阻抗发生变化。因此，天线调谐器所需的 VPEAK 由调谐器所在的位置以及它与天线短路点之间的接近程度决定。越接近天线的短路点，VPEAK 越低。越远离短路点，VPEAK 越高。
孔径调谐中不同位置的电压仿真模型如下所示：

沿着X轴方向的天线板上电压分布如下所示：

沿着Y轴方向的天线板上电压分布如下所示：

如上所示，越接近天线的短路点，VPEAK 越低。越远离短路点，VPEAK 越高。同时，沿着天线的辐射臂方向（X轴）的压降较为缓慢，沿着天线接地臂方向（Y轴）的压降较为剧烈。在考虑调谐器件布局的时候可以选择沿着辐射臂的方向摆放，压降较小。

调谐开关Vpeak示例

一个带电容、开路和电感的调谐开关如下所示：

对应的天线模型如下所示：

对应开关打开，不同port的电压分布如下所示：
文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-835368.html

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