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2021年8月 9日 (月)

スマホRF駆け出しエンジニアの豆知識: ①アンテナスイッチとアンテナスワップスイッチとアンテナチューニングスイッチとアンテナアパーチャスイッチの違いは? ②デュプレクサとダイプレクサの違いは?

#駆け出しエンジニアと繋がりたい、というハッシュタグがWebデザイナの人ばかりなので、高周波設計エンジニア向けに豆知識を少し。

①アンテナ用のスイッチいろいろあるがどういう使い分けしてる?

 まずはバンドを切り替えるスイッチ。普通にアンテナスイッチと言えば昔はこれを指していた。

 QorvoのSP14TとSkyworksのDP10Tスイッチ。DP10TはCarrier Aggregationといって例えばHigh band とLow bandの両方を同時に使うようなときに用いる。

 Antenna_switch01

次はアンテナスワップスイッチ。

図はSkyworksのもの。DPDTだが、これはどういう時に使うかというと、スマホのアンテナで上側にあるものと下側にあるものをシステムごとひっくり返すもの。

Antenna_switch02

これは昔のiPhoneで、手て覆うと感度が悪くなると大不評(デスグリップ問題とかアンテナゲートとか呼ばれていた)だったqので、

感度が悪くなると上と下のアンテナの役目をひっくり返すために使われた。

それまでにもメインとサブ(ダイバーシティ)の2つのアンテナは使われていたが、完全にメインとサブをひっくり返すことをやったのだ。

するとすぐにSamsungがパクった、というのも昔の話。

次はアンテナチューニング系。

アンテナインピーダンスチューニングスイッチとアンテナアパーチャチューニングスイッチの2種類がある。

図はQorvoから。

これはアンテナのことを知らないとなかなかわかりにくいが、インピーダンスチューニングはアンテナのフィード部(根元)にLやCと一緒に使ってアンテナの入力インピーダンスが50Ωからずれたときにマッチングをとるもの。わかりやすいが、バンド切り替えのような大きな切り替えをするとアンテナ効率が悪くなったりする。

一方アパーチャチューニングは、根本ではなくてアンテナそのものの構造を切り替えるようなことをする。これが今の主流。

この手のアンテナは50Ωから大きくインピーダンスがずれているところに大電力がはいるので、高周波の電圧がめちゃくちゃ高いのがかかる。

なので、スペックとしてRF耐電圧が80Vなどになっている。

Antenna_switch03

②ダイプレクサとデュプレクサの違いは?

 これは某メーカーがそう使い分け始めたので、もともとは同じ意味だったと思うが使い分けがされることが多い。

 https://www.everythingrf.com/community/what-is-the-difference-between-a-diplexer-and-duplexer

 異なるバンドを分離するのがダイプレクサで、バンドが異なるので比較的周波数が離れているところに使うため

 LTCCの技術などが使われる。上で言っていたCarrier AggregationのHB/LB分けるとかもこれ。

 一方、FDD(通信を送信と受信で違う周波数を使う形式。同じ周波数で時間で分けるのはTDD)でバンド内の送信・受信(Tx/Rx)をわけるのに使われるのがDuplexer。

 これは周波数が近いのでSAWやBAW(FBAR)技術が使われる。

 Antenna_switch04

 

 

これまでの記事:

第一回:

スマホRF駆け出しエンジニアの豆知識: ①アンテナスイッチとアンテナスワップスイッチとアンテナチューニングスイッチとアンテナアパーチャスイッチの違いは? ②デュプレクサとダイプレクサの違いは?

第二回:

スマホRF駆け出しエンジニアの豆知識: ③アプリケーションプロセッサとモデムとトランシーバーの違いは?④いつからバランスタイプのSAWフィルタが使われなくなった?

第三回:

スマホRF駆け出しエンジニアの豆知識:⑤スマホ内部の有線通信はMIPIスタンダード⑥電源系は電源管理IC(PMIC)が使われるがDC/DCコンバータのスイッチング周波数って6.4MHzとか高くできる。

第四回:

スマホRF駆け出しエンジニアの豆知識:⑦スマホRFのフロンドエンドモジュール(FEM)のブロック図はどうなってる?⑧5G ミリ波の場合は?

第五回:

スマホRF駆け出しエンジニアの豆知識: ⑨フリーの高周波シミュレーションソフト(回路シミュレーションはQucsStudio, LTSpice XVII、電磁界シミュレーションはHFSS学生版、Rogersツールで特性インピーダンス計算、PythonはScikit-rf)

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