GSM前端中下一代CMOS開關設計
早期手機設計采用環(huán)行器在發(fā)身與接收間雙工通信。然而,若想用上述設計來支持多個頻帶,就需要多個環(huán)行器。這類鐵氧體基設計使手機既體積大又價格昂貴。并且在某些場合下,由于環(huán)行器帶寬太窄,根本不能正常工作。其它可供選擇的方案有高頻開關和濾波器組。它們同樣存在成本或體積的問題。
GSM手機是在時間雙工基礎上工作的,自然前端最好采用只有開關的實施方案。這是因為雙工濾波器的插入損耗比開關高得多,而且在目前,它還承受不了GSM的功率電平。GSM手機占有60%的手機銷售份額,因此本文集中介紹GSM系統(tǒng)對開關的要求,并討論各種固體開關技術。同時,其它標準的集成也值得一提,主要是GSM手機中UMTS（通用移動通信系統(tǒng)“下一代”全球通用手機）應用,它們需要使用附加的開關路徑。
GSM前端難題
GSM手機的功能已得到極大的擴展,為了覆蓋整個地球可支持多達4個不同的工作頻帶（見表1）,形成4個發(fā)射路徑和4個接收路徑�？紤]到相鄰TX頻帶十分接近,用一個功放覆蓋GSM850和GSM;另一個功放覆蓋DCS和PCS。每個RX路徑各用一個濾波器,通常是SAW濾波器,這樣總計需6個路徑。這類結構通常采用SP6T（單刀6擲）開關。相比之下,最簡單的GSM手機僅工作在單個頻帶,只需SP2T開關。
由于開關功能處于手機的前端,它的插入損耗性能直接影響功放的有效PAE（功率放大效率）和系統(tǒng)NF（噪聲值）。NF增加直接等于天線與LNA（低噪聲放大器）間的插入損耗,而PAE降低則由下式給出：
PAE=PAE*10-IL/10
GSM功放工作在飽和方式,輸出功率可達2W,PAE也很高,約為60%,由于手機的總消耗電流有一半來自功放,因此高效率對它的電池壽命是至關重要的。然而,高PAE又易受高插入損耗的不良前端體系結構的影響。例如,一個PAE為60%的放大器,基功放與天線間的插入損耗是1.5dB,那么它的有效APE僅為42.5%。開關電路中的任何附加電流消耗將進一步降低有效PAE。
眾所周知,GSM手機的輸出功率要求很高,達+33dBm±2dB,因而對前端的線性度也提出了極其苛刻的要求。線性度是利用諧波抑制來規(guī)定的,要求規(guī)定在12.75GHz的頻率范圍內,基波的所有諧波應抑制到低于-30dBm。
