Wireless FBAR-Filter
Wireless FBAR-Filter für 15 Smartphone- Frequenzbereiche Herausforderungen an die Filter in Multiband- Smartphones haben zu einer schnellen und breiten Einführung der FBAR-Technologie (Film Bulk Acoustic Resonator) in Telefonen in allen Weltregionen geführt. 2,3 – 2,7 GHz Ecosystem Koexistenz-Anforderungen Avago gab Design-Wins für verschiedene Produkte bekannt, die die FBAR-Filtertechnologie einsetzen. Diese unterstützen den Betrieb in 15 Frequenzbereichen. In Telefonen, die in vielen Frequenzbereichen und Regionen der Welt einsatzfähig sein müssen und die High-Speed- LTE-Sprach- und Datenkommunikation unterstützen, wird zur Lösung schwieriger Filterprobleme immer häufiger die FBAR-Technologie von Avago eingesetzt. 4G/LTE-Telefone arbeiten oft in einem neu zugewiesenen Frequenzspektrum, das dicht an schon vorhandenen Funkbereichen anliegt. Daraus ergeben sich mögliche Interferenzen. Die steilen Filterflanken und die hervorragende Unterdrückungsleistung bandexterner Interferenzen von Filtern auf der Basis der FBAR-Technologie ermöglicht den Einsatz von aktuellen Smartphones in einem überfüllten Spektrum und verhindert eine Überlagerung, die ansonsten den Datendurchsatz verringern oder sogar unterbrechen würde. Außerdem kompensiert der geringe Verlustfaktor der FBAR- Filter die höheren Verluste durch die Kombination mehrerer Frequenzbereiche in einer Empfangseingangsstufe, verbessert damit den Signalempfang und verlängert die Batterielaufzeit. Da Multiband-Smartphones immer populärer werden, führen diese Vorteile zu einer schnellen Integration der FBAR-Technologie im gesamten Mobilfunkumfeld. Die FBAR-Technologie ist zum Standard geworden. Vor drei Jahren basierten die meisten Applikationen auf 3G, und nur wenige Frequenzbereiche konnten von der FBAR-Technologie profitieren. Heutzutage wechseln die Netzanbieter weltweit zu 4G/LTE. Dadurch werden die Filteranforderungen immer strenger, und in den meisten Fällen sind FBAR-Filter die beste Lösung. Die Anforderungen von Band 7, dem wichtigsten LTE-Band in Europa, ist ein Beispiel dafür, wie FBAR-Filter den Smartphone-Betrieb verbessern können. Band 7 (2.600 MHz) liegt dicht über den europäischen WiFi-Frequenzen. WiFi ist ein Service, der oft gleichzeitig mit 4G/LTE eingesetzt wird – z.B. wenn ein Smartphone als WiFi Hotspot genutzt wird. Ohne eine extrem enge Filterung könnte der WiFi-Transceiver eventuell geblockt oder durch die LTE- Übertragung auf Band 7 überlastet werden. Der Duplexer ACMD-6107 von Avago liefert ausreichend Schutz, um den Betrieb selbst bei der höchsten Frequenz (den am dichtesten anliegenden WiFi-Kanälen) ohne Interferenzen zu gewährleisten. Bisher aufgebotene Filter liefern nicht die erforderliche bandexterne Abschwächung und können die höheren WiFi-Kanäle unbrauchbar machen. Die Kombination mit einem WiFi-Koexistenzfilter ACPF-7124 bietet eine hervorragende Leistung, die den Systemanforderungen entspricht oder sie sogar übertrifft. Die Verhältnisse beim Einsatz von Band 13 in den USA sind ein weiteres Beispiel für die Vorteile von FBAR-Filtern. Dieser Bereich wird von Verizon für den LTE-Betrieb genutzt und ist nur 2 MHz von einem neuen PSR-Band (Public Safety Radio) entfernt, das bald von Polizei, Feuerwehr und Rettungsdiensten genutzt werden wird. Um Störungen mit dem PSR-Betrieb zu vermeiden, kann vom LTE- Standard gefordert werden, bei Mobiltelefonen, die im Band 13 arbeiten, die übertragene Leistung auf 12 dB zurückzusetzen – also auf 4% der normalerweise möglichen Signalstärke. Eine solche Reduktion hat einen großen Einfluss auf die Netzwerkeffizienz und verringert die Zahl der Benutzer, die bedient werden können, sowie die Qualität des Services. Der Datendurchsatz wird stark vermindert. Mit der Kombination eines temperaturkompensierten, extrem schnellen Roll-off- FBAR-Duplexers mit einembesonders linearen Leistungsverstärker in einem exakt definierten Umfeld eines integrierten FEM (Front-End Module) hat Avago ein Produkt entwickelt, mit dem Band-13-Mobiltelefone mit voller Leistung arbeiten, ohne den PSR-Betrieb zu beeinflussen. Die Leistung des FBAR-Duplexers ist die wichtigste Grundvoraussetzung für dieses Produkt. Es gibt weltweit viele weitere Beispiele. FBAR-Filter können eine höhere Leistung für Smartphones in den USA, in den 700-MHz-Frequenzbändern und dem AWS-Bereich sowie auch bei höheren Frequenzen bringen. Mobiltelefone für alle wichtigen europäischen LTE-Bänder können von der FBAR-Technologie profitieren. Das Gleiche gilt für die neuen asiatischen TD-LTE- Frequenzbereiche und FDD- Bänder. Selbst funkunterstützende Systeme, wie GPS und WiFi, werden verbessert. Werden in Zukunft neue Filter erforderlich sein, ist ganz sicher FBAR die richtige Antwort. ■ Avago Technologies www.avagotech.com 36 hf-praxis 12/2012
Wireless HF-Transceiver-Familie auf Mikrocontroller-Basis Atmel hat die Verfügbarkeit einer neuen HF-Transceiver-Familie auf Mikrocontroller-Basis angekündigt, die niedrigsten Stromverbrauch und maximale Leistung bietet. Sie wurde speziell für Automobilanwendungen und Anwendungen im Bereich Smart RF entwickelt. Dank einer niedrigen Leistungsaufnahme, einer hohen Empfindlichkeit und maximaler Ausgangsleistung eignen sich die drei neuen Bauteile ATA5831, ATA5832 und ATA5833 besonders gut für Kfz-Systeme, wie Remote Keyless Entry, passive Entry Go, Remote Start und Reifendruck-Kontrollsysteme. Die neue HF-Familie ist ebenfalls für verschiedenste Anwendungen im Bereich Smart RF, z.B. für Garagentüröffner oder Telemetering-Anwendungen, einsetzbar. Eine niedrige Leistungsaufnahme ist sowohl für Automobilanwendungen als auch für Smart-RF-Systeme ein Schlüsselkriterium, insbesondere bei kleinen batteriebetriebenen Anwendungen. Die neuen Bauteile erzielen diese niedrige Leistungsaufnahme aufgrund ihrer Blocking-Fähigkeit, die Störungen weitgehend elimiert. Wegen der reduzierten Störungen wird die digitale Logik seltener aufgeweckt, sodass der Stromverbrauch nur 9,8 mA im Empfangsmodus (Low-Band, 310...318 MHz, 418...477 MHz, 1,2 mA, 21 ms Zyklusdauer) und 9,4/13,8 mA im Sendemodus (Low-Band, 6/10 dBm) beträgt. Daher sind in den Endanwendungen nur noch sehr kleine Batterien notwendig, sodass das Design weiter minimiert werden kann. Hohe Empfindlichkeit und hohe Ausgangsleistung sind zwei weitere wichtige Kriterien, um große Reichweiten bei gleichzeitig sicherer Funkübertragung zu erreichen. Die neue HF-Transceiver-Familie bietet Empfindlichkeitswerte von -123 dBm (0,75 kBit/s, FSK, Manchester-Modus, 433.92 MHz) bzw. -109 dBm (20 kBit/s, ASK, Manchester-Modus, 433.92 MHz). Zusammen mit der hohen Ausgangsleistung von bis zu 14,5 dBm lassen sich so sehr gute Leistungswerte und große Reichweiten erzielen. Die monolithisch aufgebauten ICs kombinieren HF-Funktionalität mit einem Atmel- AVR-Mikrocontroller. Dank der Konfigurierbarkeit via EEPROM ist die Anpassung an die jeweilige Anwendung einfach und schnell realisierbar. Die Programmierung über die serielle Peripherieschnittstelle (SPI) ist selbst während des laufenden Betriebes möglich. Falls kundenspezifische Modifikationen notwendig sind, kann die bestehende Firmware um Flash (ATA5831) oder Anwender-ROM (ATA5832) ergänzt werden. Die neue HF-Transceiver-Familie umfasst die folgenden Bauteile: • ATA5833: sofort einsetzbares IC mit integrierter Firmware • ATA5831: Firmware im ROM enthalten, zusätzliche Flash-Option für applikationsspezifische Software-Anforderungen • ATA5832: kostenoptimierte Version des ATA5831, Kunden-Software ist maskenprogrammiert Um den Entwicklungsaufwand für den Systementwickler zu reduzieren, umfasst die Produktpalette Empfänger- und Transceiver-ICs, die hinsichtlich ihrer Pins, der Funktion und auch der HF-Anpassung kompatibel sind. Auf diese Weise lassen sich einmal entwickelte Systeme mehrfach wiederverwenden. Das selbe Board- Design kann daher für unidirektionale und bidirektionale Fahrzeugszugangssysteme eingesetzt werden. Muster der neuen HF-Transceiver im 5x5 mm 2 kleinen QFN32-Gehäuse sind ab sofort erhältlich, ebenso das komplette Car Access System Kit (ATAK51002-V2) zur Unterstützung des Design-ins und zur Verkürzung der Markteinführungszeit. ■ Atmel Automotive GmbH www.atmel.com hf-praxis 12/2012 37
