面向TDD系統手機的SAW濾波器的技術(shù)動(dòng)向

　　前言

　　近年來(lái)在手機中增加相機、GPS、移動(dòng)電視播放、NFC等功能的多功能應用非常引人注目。同時(shí)，隨著(zhù)搭載了智能手機和平板設備這種高性能應用處理器的高端設備的興起，除了如今的通話(huà)功能，還增加了舒適?快捷瀏覽器、流媒體、數據訪(fǎng)問(wèn)、云就緒功能，不僅是導航這種全新的服務(wù)，高品質(zhì)化通信功能成了必不可少的要素。

　　作為這些移動(dòng)終端中共同謀求的功能，我們將就各種網(wǎng)絡(luò )的對應進(jìn)行舉例。手機通信規格至今為止的主流仍是被稱(chēng)為GSM(全球移動(dòng)通信系統)的2G系統。而搭載比GSM更高品質(zhì)、數據傳輸更快的3G系統UMTS(通用移動(dòng)通信系統)如今也常見(jiàn)了。最近，主要的一些國家也開(kāi)始了對被稱(chēng)為L(cháng)TE(長(cháng)期革命)的這種下一代通信規格的服務(wù)，無(wú)線(xiàn)也可進(jìn)行跟有線(xiàn)一樣的高速數據通信。

　　一般的攜帶終端通常在語(yǔ)音通話(huà)時(shí)是不能進(jìn)行數據通信的。而北美已經(jīng)開(kāi)始盛行語(yǔ)音通話(huà)時(shí)也能進(jìn)行數據通信的SVLTE(同步語(yǔ)音和LTE)通信服務(wù)。此外，在中國通過(guò)GSM進(jìn)行語(yǔ)音服務(wù)，通過(guò)TD-LTE(TDD系統的LTE)進(jìn)行數據通信，這兩者同時(shí)進(jìn)行的SGLTE(同步GSM和LTE)的通信服務(wù)也已在計劃當中，IC制造商和組裝廠(chǎng)商的對應也已迅速進(jìn)行。

　　TDD和TD-LTE

　　所謂TDD(時(shí)分雙工)是指，通過(guò)基站和移動(dòng)終端雙方向的通信方式中的一個(gè)，上行線(xiàn)和下行線(xiàn)使用相同頻率的電波的方式。與之相反，上行線(xiàn)和下行線(xiàn)使用不同頻率電波的方式稱(chēng)之為FDD(頻分雙工)。

　　LTE是手機的通信規格，這種規格是標準的3GPP機構(第三代合作伙伴計劃)在2009年3月認證的。它是UMTS(第3代手機)和未來(lái)的4G(第4代手機)的中間技術(shù)，當時(shí)被稱(chēng)為3.9G，因被ITU(國際電信聯(lián)盟)認可，便被改稱(chēng)為4G，市場(chǎng)上也因此這樣來(lái)命名。

　　一般來(lái)說(shuō)，大多數情況下稱(chēng)使用FDD的FDD-LTE為L(cháng)TE，而不稱(chēng)為FDD-LTE，這就跟使用了TDD的LTE被稱(chēng)為T(mén)D-LTE區分開(kāi)來(lái)了。TD-LTE能在相同頻率下進(jìn)行傳輸跟接收，可以說(shuō)頻率配置比FDD-LTE相對簡(jiǎn)單些。TD-LTE基本上除了FDD跟TDD之間的不同以外，它跟FDD-LTE在技術(shù)上來(lái)說(shuō)幾乎一樣，使用跟3G相同的頻帶，可根據不同的情況在帶寬寬度1.4、3、5、10、15、20MHz中選擇使用。而LTE只支持數據包通信，語(yǔ)音通信是通過(guò)被稱(chēng)為VoLTE的VoIP技術(shù)來(lái)支持的，一般來(lái)說(shuō)主要支持數據通信，想要真正普及語(yǔ)音服務(wù)的話(huà)，還需要時(shí)間。TD-LTE是中國正在積極推進(jìn)的服務(wù)項目，日本也開(kāi)始了使用2.5GHz帶寬進(jìn)行的服務(wù)，北美也在計劃當中，可見(jiàn)今后必將在全世界普及。

　　TD-LTE的RF電路

　　如圖2所示，是TD-LTE(SGLTE)的電路圖。

　　現在的TD-LTE對應終端，為了對應語(yǔ)音通話(huà)，三重模式和雙模式的GSM和UMTS是必不可少的。GSM就預見(jiàn)到了海外漫游的這個(gè)問(wèn)題，因此一般能對應850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz四個(gè)不同頻帶，在接收側的每一個(gè)頻帶上都逐個(gè)搭載了濾波器。UMTS的band1為FDD，所以需要雙工器(天線(xiàn)雙工器)。

　　在中國，TD-LTE用頻帶根據3GPP被分為Band38、Band39、Band40。由于是TDD系統，并不需要雙工器，傳輸側有對應高功率的濾波器，2個(gè)收信用濾波器分別用在主要的電路側。LTE系統對應的是MIMO技術(shù)，由于是多天線(xiàn)的構造，多個(gè)電路側都搭載了一個(gè)收信用濾波器。

　　上圖的電路是語(yǔ)音跟數據可同時(shí)通信的SGLTE的電路，由于GSM和TD-LTE2個(gè)系統同時(shí)運行，所以它具備搭載2個(gè)收發(fā)器IC的特征。但是，當一個(gè)終端上數據同時(shí)在2個(gè)系統中進(jìn)行傳輸的話(huà)，會(huì )引起發(fā)送功率自動(dòng)從另一方電路返回的干擾現象，這有可能會(huì )導致收信質(zhì)量劣化的結果。因此，在每個(gè)傳輸電路中，為了充分減小接收頻率的功率，組裝的設計難易度就明顯上升了。村田制作所開(kāi)發(fā)了SGLTE終端，對應了組裝廠(chǎng)商的需求，將TD-LTE用陷波濾波器(具有只減少特定頻率的功能的濾波器)和迅速減少TD-LTE帶寬的GSM1800用接收濾波器成功商品化。

　　TD-LTE用SAW設備的產(chǎn)品一覽

　　村田制作所所有已發(fā)布的TD-LTE用SAW濾波器的產(chǎn)品陣容如圖1.2.3所示。表1為雙工器，表2為陷波器，表3為單濾波器。

　　表1：TD-LTE用雙工器的產(chǎn)品一覽

   

　　從決定開(kāi)發(fā)TD-LTE開(kāi)始，為了響應IC制造商和組裝廠(chǎng)商的減小RF面積的要求，因此將Band34和Band39、Band38和Band40組裝品雙工器產(chǎn)品化。雙工器是一種綜合了外圍設備功能的人氣產(chǎn)品，往往被作為首選。

　　作為引腳連接來(lái)說(shuō)，既是平衡品也是標準的2in4out型號，將輸入的SW功能復合化的1in4out型號，通過(guò)綁定濾波器的輸出來(lái)將LNA數量減少到1個(gè)的2in2out型號這3類(lèi)產(chǎn)品已經(jīng)被產(chǎn)品化。作為非平衡產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，標準的2in2out型號、輸入SW功能復合化的1in2out型號，村田的原產(chǎn)品的輸入和輸出都綁定起來(lái)的1in1out型號這3類(lèi)產(chǎn)品也已經(jīng)被產(chǎn)品化。需要怎樣的引腳連接型號，需要根據組裝廠(chǎng)商使用的收發(fā)器IC和設計思路作選擇。

　　表2：TD-LTE用陷波器的產(chǎn)品一覽

　　表3：TD-LTE用濾波器的產(chǎn)品一覽

         

　　表3是濾波器的產(chǎn)品一覽。Application一欄中寫(xiě)著(zhù)N-DCS的產(chǎn)品是窄帶寬GSM1800用的濾波器。這是考慮到TD-LTE頻帶削減的產(chǎn)品，根據客戶(hù)的需求量產(chǎn)了2個(gè)種類(lèi)。不僅僅面向中國，還對應了僅限日本使用的獨特的AXGP的2.5GHz帶寬中使用的濾波器的產(chǎn)品化，仔細對應客戶(hù)的需求，通過(guò)強化產(chǎn)品陣容，肩負著(zhù)將TD-LTE在全世界普及的重擔。

　　結語(yǔ)

　　在現有的UMTS、LTE市場(chǎng)，為了提高品質(zhì)、擴大服務(wù)范圍，正在進(jìn)行對頻率的拓展。TD-LTE可以在同一頻率中進(jìn)行接收跟傳輸，比起FDD-LTE頻率配置更加簡(jiǎn)單，作為有限并且珍貴的資產(chǎn)，頻率的有效利用今后有望更加普及。此外，對應市場(chǎng)追求的多波段化、多?；?，組裝中RF部分的面積也成了大課題。

　　村田制作所以單濾波器和雙濾波器為中心進(jìn)行產(chǎn)品的展開(kāi)，以減少元器件個(gè)數，削減RF面積，更有甚者以縮短組裝廠(chǎng)商的綜合開(kāi)發(fā)周期為目的，強化了對于模塊產(chǎn)品的對應。由于模塊產(chǎn)品的小型化構造，內置的SAW濾波器的小型化是不可缺少的條件，采用了獨特的構造成功地連模具尺寸也實(shí)現了小型化，現在正在為更小的尺寸和薄型化進(jìn)行研究。

　　今后，將針對組裝廠(chǎng)商的小型化、薄型化、復合化和低成本化等各種各樣的需求，促進(jìn)客戶(hù)跟多層電路板技術(shù)和模塊設計技術(shù)的融合，強化作為綜合元器件供應商的協(xié)同效應的產(chǎn)品開(kāi)展，為模塊市場(chǎng)的發(fā)展做出貢獻。