LTE LNA顯著(zhù)改善4G智能手機接收靈敏度

2014年注定是中國LTE特別是TD-LTE 突飛猛進(jìn)的一年，截止2014年5月，已完成工信部入網(wǎng)的TD-LTE終端累計達265款，其中智能手機占204款，移動(dòng)版(TD-LTE)有133款。 另外，2014年的移動(dòng)集總采購正在緊鑼密鼓的進(jìn)行中，國內各大主流手機終端供應商或設計公司均已充分投入到這場(chǎng)浩浩蕩蕩的LTE終端博“機”大賽中。

相對于3G手機，LTE手機(4G手機)必須明顯地提高自己的數據吞吐能力，通俗地說(shuō)，就是要讓終端客戶(hù)明顯感受到上網(wǎng)迅速、連接穩定、播放視頻流暢、下載 速度快等應用優(yōu)點(diǎn)。所以，為了提高上下行的數據速率，相對于3G手機，LTE終端對于分集天線(xiàn)——也就是通常所說(shuō)的副天線(xiàn)的接收性能會(huì )有較高的期望和要 求，而對于3G手機，一般不一定必須要有分集天線(xiàn)，即使有分集天線(xiàn)，對于其接收性能也并沒(méi)有硬性要求，通常就連平臺芯片供應商在參考設計中也不會(huì )對3G終 端的分集天線(xiàn)性能做過(guò)多的要求。然而，對于LTE手機，分集信道的接收性能和主信道的差異不宜過(guò)大，也就是平衡度要能在3dB以?xún)?，這樣整個(gè)終端的上下行 吞吐能力才不會(huì )為過(guò)差的分集信道所拖累，從而能帶給終端客戶(hù)高速的上網(wǎng)體驗，凸顯4G通信的高速數據業(yè)務(wù)支持的優(yōu)勢。

而要想保證手機終端的主分集 不平衡度控制在3dB左右，通常必須通過(guò)使用外部LNA的途徑來(lái)解決該問(wèn)題。為此，英飛凌推出的新一代LTE LNA—BGA7X1N6系列，多方考慮了LTE LNA所需要的低噪聲、高線(xiàn)性和超小尺寸，并兼顧了諸多主流廠(chǎng)商和平臺芯片廠(chǎng)商的訴求。該系列自2014年Q1正式發(fā)布以來(lái)，市場(chǎng)反響較好，一些國內外知 名廠(chǎng)商最新發(fā)布的LTE智能手機或終端中均能發(fā)現BGA7x1N6系列LTE LNA的身影。

下面就來(lái)具體了解一下使用LTE LNA是如何能明顯改善分集天線(xiàn)支路接收性能的。首先從系統級來(lái)分析在使用和不使用LTE LNA時(shí)，整個(gè)射頻接收前端(RFFE)所表達出來(lái)的系統級噪聲系數的差別，顯然，由圖1可以很清楚地看到對于分集通路，該系統級噪聲系數的差別約為 3.4dB, 這意味著(zhù)RFIC的輸入信噪比能被改善3.4dB，當然由于方案1在LTE LNA前采用了更低插損的聲表濾波器(SAW filter)，方案2中使用原有聲表濾波器則改善仍可高達2.7dB，通常3dB的信噪比改善意味著(zhù)同等環(huán)境條件下的通信距離能實(shí)現40%的增長(cháng)。

當然，對于數據終端，人們更關(guān)心所能傳輸的數據速率峰值，下面就來(lái)分析一下，數據速率到底會(huì )有怎么樣的改善。

圖1：使用LTE LNA能改善明顯降低整個(gè)RFFE系統的噪聲系數

圖2：使用和未使用英飛凌LTE LNA的RFFE系統模擬板噪聲系數和系統增益實(shí)測結果

有 了3dB信噪比改善到底能帶來(lái)什么樣程度的數據速率的提升呢？為了更好地分析這一點(diǎn)，利用通信原理的香農公式可以看出，在信道帶寬一定時(shí)，信噪比直接決定 該信道的信道容量(數據速率)，而在輸入信噪比為定值時(shí)，系統噪聲系數直接決定整個(gè)RFFE系統的輸出信噪比，從而決定數據速率。

回到圖1所分析的分集通路的情況，可以看到使用LTE LNA對于數據速率的改善如圖3。顯而易見(jiàn)，在通常急需要改善的輸入信噪比介于5~10dB的場(chǎng)合，使用LTE LNA可實(shí)現高達約50%以上(79%@輸入信噪比=5dB)數據速率提升。

圖3：使用LTE LNA對接收信道的數據速率改善明顯

為了配合4G LTE市場(chǎng)的興起，英飛凌所推出的一系列LTE LNA產(chǎn)品，其中最有代表性的是BGA7x1N6系列，產(chǎn)品的大致規格包括：

a) BGA7x1N6使用業(yè)界領(lǐng)先的Flipchip封裝技術(shù)，僅1.1x0.7mm2；

b) BGA7x1N6的噪聲系數低至0.6dB，明顯抑制系統噪聲；

c) BGA7x1N6的Gain=13dB，IIP3高達+3dBm，采用SiGe工藝；

d) BGA7x1N6系統應用電路覆蓋0.7~2.7GHz所有LTE頻段，設計高效完備。

在BGA7x1N6的基礎上，英飛凌還推出了BGM7xxxxL12系列，有多種頻段組合方式供客戶(hù)選擇，同樣基于高上大的Flipchip封裝技 術(shù)，BGM7xxxxL12系列的尺寸僅為1.9 x 1.1 mm2，所以當客戶(hù)有更加嚴格的PCB版面要求時(shí)，圖4中的BGA7x1N6系列的應用實(shí)例也可以用1顆BGM7xxxxL12來(lái)代替，節省的PCB版面 也是非?？捎^(guān)的。

圖4：FDD系統中LTE LNA系列應用實(shí)例

英飛凌BGA7x1N6在2014年初已量產(chǎn)，目前市場(chǎng)反響良好。此外，作為L(cháng)TE LNA的領(lǐng)導者，英飛凌在中國國內配備有完善的專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持團隊，幫助客戶(hù)從系統級去解決LTE LNA在具體應用中所遇到的問(wèn)題和困難。另外，英飛凌的BGA7x1N6系列LTE LNA采用SiGe工藝，并以穩定的產(chǎn)能和卓越的質(zhì)量控制體系為使用其產(chǎn)品的手機制造商注入了更多的市場(chǎng)競爭力。

綜上所述， 通過(guò)LTE LNA可為L(cháng)TE智能終端(手機)保駕護航，消費者將真正感受到LTE網(wǎng)絡(luò )前所未有的極速體驗。在LTE智能手機的設計中除了LTE LNA能極大地改善用戶(hù)體驗外，還有其它一些新穎的技術(shù)也值得關(guān)注，如在使用金屬外殼天線(xiàn)時(shí)需要用到天線(xiàn)交叉技術(shù)，而越來(lái)越多的LTE 頻段的覆蓋也需要用到天線(xiàn)調諧技術(shù)，英飛凌除了在LTE LNA方面的創(chuàng )新開(kāi)發(fā)之外，同樣在射頻開(kāi)關(guān)特別是交叉開(kāi)關(guān)和天線(xiàn)調諧專(zhuān)用開(kāi)關(guān)方面也得到了廣大客戶(hù)的認可。