手機用小型SAW雙工器的開(kāi)發(fā)動(dòng)向

　　前言

　　近年來(lái)安裝了高性能應用的智能手機/平板電腦此類(lèi)多功能設備在迅速普及。這種融合了通信功能的設備以流、導航、云對應等多樣化而顯著(zhù)突出。為了對應這種功能的多樣化，實(shí)現舒適快速的通信方式，確保通信容量/通信頻率成為重大課題。

　　作為一種與通信終端共通的功能，我們在此列舉各種網(wǎng)絡(luò )的對應。手機通信規格在原來(lái)的GSM(全球移動(dòng)通信系統)2G規格的基礎上實(shí)現了高品質(zhì)、高速度數據傳輸的3G系統UMTS(通用移動(dòng)通信系統)。最近幾年，也開(kāi)始導入稱(chēng)為L(cháng)TE(長(cháng)期演進(jìn))這種第二代通信規格的服務(wù)。LTE是一種介于3G和4G之間的規格，也被稱(chēng)為3.9G，是一種有望長(cháng)期發(fā)展的通信技術(shù)。

　　3G技術(shù)只是一種上行和下行達到數Mbps程度的速度，但是LTE卻以上行50Mbps以上，下行100Mbps以上的速度，達到了與固定通信網(wǎng)絡(luò )速度相同的目標。GSM/UMTS對應終端中，通常都是GSM搭載4個(gè)，UMTS搭載2-4個(gè)頻帶，如果要對應LTE的話(huà)還會(huì )再追加1-2個(gè)頻帶。圖1是移動(dòng)設備中搭載的平均頻帶數的推測圖。網(wǎng)絡(luò )上的通信量增大的同時(shí)，保證了通信容量、通信頻率，LTE頻帶的搭載數量預測也將迅速增加。

　　圖2中所示的是GSM/UMTS/LTE對應終端的前端配置的示例圖。為了保證高品質(zhì)的通信質(zhì)量，搭載了多功能終端，特別是除了這些通信規格，Wi-Fi™、Bluetooth®、GPS等通信功能也都被普遍搭載。它維持著(zhù)移動(dòng)設備的多功能化和多頻帶化，為了保證產(chǎn)品本身限定的容積內的容納空間，構成RF部分的電子元器件的小型化需求也日漸強烈。

　　前端配置部分的減容瘦身

　　移動(dòng)終端的前端部分搭載的電子元器件隨著(zhù)通信功能的混載和搭載頻帶數量的增加，正在日漸小型化。在構成無(wú)線(xiàn)通信設備的同時(shí)，RF收發(fā)器IC(RFIC;射頻集成電路)是必備的元器件。RFIC具有變化電波頻率、調節和調整信號功能。RFIC的接收端輸入端子的趨勢是由平衡輸入轉化成不平衡輸入，通過(guò)實(shí)現不平衡輸入的信號處理來(lái)達到削減RFIC端子數量的小型化目的。另外，PA的信號強度增加，采用了MMMB(多模多頻段)PA。如果只用對應一個(gè)頻帶的PA構成的話(huà)，那只搭載頻帶數的PA就變得非常必要了，MMMBPA對應的是多波段，一個(gè)元器件就能覆蓋多個(gè)的頻帶。如果使用這個(gè)的話(huà)，可以通過(guò)減少元器件個(gè)數來(lái)實(shí)現縮小搭載面積的目的。電感器、電容這種匹配的元件也不例外，可以推進(jìn)從0603尺寸(0.6×0.3mm)到0402尺寸(0.4×0.2mm)的小型化。

　　數據的接收和傳輸使用不同的頻帶，而卻要同時(shí)通信的話(huà)那么為了達到接收和傳輸的信號分波段進(jìn)行的標準，雙工器是必要條件。雙工器具有不同的頻帶，可以同時(shí)分別過(guò)濾傳輸信號和接收信號的頻率，并且具備防止傳輸電路流向接收電路的功能。兼備了雙工器的小型化和高減衰兩個(gè)特質(zhì)的SAW雙工器也已普遍使用。它的FDD方式的搭載數量跟雙工器相同，而對SAW雙工器的小型化要求更加嚴格。

　　SAW雙工器的小型化

　　圖4所示是村田SAW雙工器產(chǎn)品尺寸的變遷。從舊的空腔3025尺寸(3.0×2.5mm)，到后來(lái)通過(guò)確立樹(shù)脂封止方法將CSP型號成功產(chǎn)品化，實(shí)現了小型化。再后來(lái)，通過(guò)改善電極設計和加工技術(shù)，繼續完善對小型化的完善。于是，2013年成功地將1814尺寸(1.8×1.4mm)的CSP型號SAW雙工器產(chǎn)品化。它比現在主流的2016尺寸(2.0×1.6mm)還要再減少20%的搭載面積，成為了支撐今后搭載頻帶數量增加的新技術(shù)。

　　表1所示的就是目前村田正在推進(jìn)的1814尺寸SAW雙工器的產(chǎn)品一覽。

　　Band1.2.5.8全球頻帶已經(jīng)被優(yōu)先產(chǎn)品化，LTE頻帶也擴大了產(chǎn)品陣容，將預計從2013年底開(kāi)始依次推出。由于輸出頻帶跟接收頻帶的頻率間隔小的關(guān)系，難易度較高的Band2.3.26等產(chǎn)品中，通過(guò)使用LowTCF技術(shù)也已經(jīng)將產(chǎn)品成功產(chǎn)品化。此外，符合了RFIC的接收端子的不平衡化流向，接收端口就不平衡型號的雙工器達到了優(yōu)先充實(shí)的效果。

　　表1:1814尺寸SAW雙工器的產(chǎn)品一覽(預計)

　　今后的展望

　　列舉兩點(diǎn)今后的展望。

　　模塊產(chǎn)品的展開(kāi)

　　隨著(zhù)更進(jìn)一步的移動(dòng)終端小型化和多頻段化的推進(jìn)，今后搭載元器件的小型化和復合化會(huì )成為必要的條件。通過(guò)分立器件產(chǎn)品的小型化實(shí)現的實(shí)裝面積的縮小已經(jīng)到達了界限，周邊產(chǎn)品的PA/SW/匹配元素等組合起來(lái)的模塊元件將來(lái)會(huì )成為必備品。村田制作所通過(guò)模塊產(chǎn)品用的獨特構造成功開(kāi)發(fā)了甚至連模具尺寸都實(shí)現了小型化的產(chǎn)品，推進(jìn)了模塊產(chǎn)品小型化的進(jìn)程。

　　多路復用器的展開(kāi)

　　模塊終端進(jìn)一步地實(shí)現了高速化的通信，LTE的發(fā)展形勢“LTE-Advanced”的運用也由此開(kāi)始。因為高速通信的實(shí)現，使多個(gè)頻帶同時(shí)利用，并且可導入衡量通信頻帶廣帶寬化的CA技術(shù)。作為課題來(lái)說(shuō)，Low-Low、High-High的帶寬組合并不容易實(shí)現。作為該課題的解決方案，我們正在開(kāi)發(fā)如圖6所示，在一個(gè)輸入端口中連接2個(gè)雙工器的四通道多路復用器。此外，將2個(gè)雙工器并到一個(gè)產(chǎn)品中的整合方式實(shí)現了減少實(shí)裝面積，有望期待前端部分瘦身的效果。村田制作所今后將致力于開(kāi)發(fā)四通道多路復用器、三工(雙工器+單過(guò)濾器)這種多路復用器。