设计多个移动天线时如何避免效率下降问题？
要设计多个移动天线？面临效率下降问题？这里有一份指南，可帮助您使用 coff 电容设备开发天线性能出色的产品，从而提高系统效率，扩大覆盖范围。
5g 技术促使移动天线必须支持的新频段数量显著增长。由于新型手机设计的复杂性，手机设计师需要在单个天线上使用越来越多的孔径调谐器。增加孔径调谐器有助于优化各频段的整体天线性能，但有时以牺牲天线效率为代价。如果天线效率和天线的各频段性能并不平衡，则整个设备的性能和覆盖范围都会受到影响。
每个天线都有一个固有的谐振频率，在此频率处可实现最大天线效率。在天线上放置一个并联电容器（以降低谐振频率）或并联电感器（以提高谐振频率）可实现孔径调谐。使用多个电容器和电感器，通过天线调谐器开关可将天线调谐到多个频率，如下图所示。
ron 与 coff 解读
孔径调谐主要采用调谐器开关和可调谐电容。这些开关的主要品质因数是导通状态电阻 (ron) 和断开状态电容 (coff)，如下图所示。对于可调谐电容来说，具有宽范围的调谐电容和良好的 q 因数（品质因数）至关重要。ron 和 coff 会显著影响天线效率。低电压时，ron 的影响更大；高电压时，coff 的影响更大；采用低 ron 或低 coff 的开关布局策略可针对不同频率优化调谐。
在断开状态，孔径调谐器的 coff 会影响天线上的容性负载，从而降低谐振频率。调谐器的 coff 越高，该频率偏离天线固有谐振频率的幅度就越大。
下面的图1显示了单刀双掷 (spdt) 开关的 coff 对倒 f 型天线 (ifa) 仿真效率的影响。其中所示的基准测量值是未将 spdt 放置在调谐位置时取得。添加 spdt 后，各端口的 coff 分别设为 100 ff 和 200 ff。
图 1.
coff 天线调谐
从基准天线切换到低 coff 开关时，观察到频移为 40 mhz，峰值效率下降 0.3 db。从低 100ff coff 切换到高 200ff coff 开关时，还会发生 40 mhz 的偏移，峰值效率下降 0.85 db。与基准相比，最终发生了 80 mhz 的频移，总效率下降 1.15 db。
图 2.
要抵消因调谐器 coff 导致的频移，可将 spdt 的一个端口用于接通电感器，以便将天线重新调谐到其固有谐振频率。在这种情况下，天线经过两次调谐：一次由调谐器的 coff 调谐，另一次由电感器，将天线重新校准到原始谐振状态。但是，这种方法是以效率和带宽为代价的，如图 3所示，其中显示了天线重新调谐到 890 mhz 原始谐振频率时的效率。
图 3.
虽然可以考虑使用 spdt 的 coff，但高 coff 开关会导致峰值效率比基准测量值降低 0.47 db。为便于手机的天线频段交换，必须进行孔径调整。
我们的移动设备显然变得越来越复杂。要满足用户的所有需求，这就给天线及其能力带来了一些挑战。遗憾的是，并非任何天线调谐组件都可以满足这些复杂设备系统的需求。如本篇博文所述，使用不满足需求的高 coff 调谐器会导致明显频移，从而使天线失谐并降低整体天线效率。因此，在平衡天线效率和频段需求时，低 coff 开关是最佳选择。
原文标题：移动 5g 设备天线调谐揭秘
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每个天线都有一个固有的谐振频率，在此频率处可实现最大天线效率。在天线上放置一个并联电容器（以降低谐振频率）或并联电感器（以提高谐振频率）可实现孔径调谐。使用多个电容器和电感器，通过天线调谐器开关可将天线调谐到多个频率，如下图所示。
ron 与 coff 解读
孔径调谐主要采用调谐器开关和可调谐电容。这些开关的主要品质因数是导通状态电阻 (ron) 和断开状态电容 (coff)，如下图所示。对于可调谐电容来说，具有宽范围的调谐电容和良好的 q 因数（品质因数）至关重要。ron 和 coff 会显著影响天线效率。低电压时，ron 的影响更大；高电压时，coff 的影响更大；采用低 ron 或低 coff 的开关布局策略可针对不同频率优化调谐。
在断开状态，孔径调谐器的 coff 会影响天线上的容性负载，从而降低谐振频率。调谐器的 coff 越高，该频率偏离天线固有谐振频率的幅度就越大。
下面的图1显示了单刀双掷 (spdt) 开关的 coff 对倒 f 型天线 (ifa) 仿真效率的影响。其中所示的基准测量值是未将 spdt 放置在调谐位置时取得。添加 spdt 后，各端口的 coff 分别设为 100 ff 和 200 ff。
图 1.
coff 天线调谐
从基准天线切换到低 coff 开关时，观察到频移为 40 mhz，峰值效率下降 0.3 db。从低 100ff coff 切换到高 200ff coff 开关时，还会发生 40 mhz 的偏移，峰值效率下降 0.85 db。与基准相比，最终发生了 80 mhz 的频移，总效率下降 1.15 db。
图 2.
要抵消因调谐器 coff 导致的频移，可将 spdt 的一个端口用于接通电感器，以便将天线重新调谐到其固有谐振频率。在这种情况下，天线经过两次调谐：一次由调谐器的 coff 调谐，另一次由电感器，将天线重新校准到原始谐振状态。但是，这种方法是以效率和带宽为代价的，如图 3所示，其中显示了天线重新调谐到 890 mhz 原始谐振频率时的效率。
图 3.
虽然可以考虑使用 spdt 的 coff，但高 coff 开关会导致峰值效率比基准测量值降低 0.47 db。为便于手机的天线频段交换，必须进行孔径调整。
我们的移动设备显然变得越来越复杂。要满足用户的所有需求，这就给天线及其能力带来了一些挑战。遗憾的是，并非任何天线调谐组件都可以满足这些复杂设备系统的需求。如本篇博文所述，使用不满足需求的高 coff 调谐器会导致明显频移，从而使天线失谐并降低整体天线效率。因此，在平衡天线效率和频段需求时，低 coff 开关是最佳选择。
原文标题：移动 5g 设备天线调谐揭秘
文章出处：【微信公众号：qorvo半导体】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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