村田面向TDD系統(tǒng)手機(jī)的SAW濾波器

前言

近年來在手機(jī)中增加相機(jī)、GPS、移動(dòng)電視播放、NFC等功能的多功能應(yīng)用非常引人注目。同時(shí)，隨著搭載了智能手機(jī)和平板設(shè)備這種高性能應(yīng)用處理器的高端設(shè)備的興起，除了如今的通話功能，還增加了舒適？快捷瀏覽器、流媒體、數(shù)據(jù)訪問、云就緒功能，不僅是導(dǎo)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(duì)應(yīng)進(jìn)行舉例。手機(jī)通信規(guī)格至今為止的主流仍是被稱為GSM（全球移動(dòng)通信系統(tǒng)）的2G系統(tǒng)。而搭載比GSM更高品質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸更快的3G系統(tǒng)UMTS（通用移動(dòng)通信系統(tǒng)）如今也常見了。最近，主要的一些國(guó)家也開始了對(duì)被稱為L(zhǎng)TE（長(zhǎng)期革命）的這種下一代通信規(guī)格的服務(wù)，無線也可進(jìn)行跟有線一樣的高速數(shù)據(jù)通信。

一般的攜帶終端通常在語音通話時(shí)是不能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的。而北美已經(jīng)開始盛行語音通話時(shí)也能進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的SVLTE（同步語音和LTE）通信服務(wù)。此外，在中國(guó)通過GSM進(jìn)行語音服務(wù)，通過TD-LTE（TDD系統(tǒng)的LTE）進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jì)劃當(dāng)中，IC制造商和組裝廠商的對(duì)應(yīng)也已迅速進(jìn)行。

TDD和TD-LTE

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

圖1: TDD和FDD的比較

LTE是手機(jī)的通信規(guī)格，這種規(guī)格是標(biāo)準(zhǔn)的3GPP機(jī)構(gòu)（第三代合作伙伴計(jì)劃）在2009年3月認(rèn)證的。它是UMTS（第3代手機(jī)）和未來的4G（第4代手機(jī)）的中間技術(shù)，當(dāng)時(shí)被稱為3.9G，因被ITU（國(guó)際電信聯(lián)盟）認(rèn)可，便被改稱為4G，市場(chǎng)上也因此這樣來命名。

一般來說，大多數(shù)情況下稱使用FDD的FDD-LTE為L(zhǎng)TE，而不稱為FDD-LTE，這就跟使用了TDD的LTE被稱為TD-LTE區(qū)分開來了。TD-LTE能在相同頻率下進(jìn)行傳輸跟接收，可以說頻率配置比FDD-LTE相對(duì)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)上來說幾乎一樣，使用跟3G相同的頻帶，可根據(jù)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?jǐn)?shù)據(jù)包通信，語音通信是通過被稱為VoLTE的VoIP技術(shù)來支持的，一般來說主要支持?jǐn)?shù)據(jù)通信，想要真正普及語音服務(wù)的話，還需要時(shí)間。TD-LTE是中國(guó)正在積極推進(jìn)的服務(wù)項(xiàng)目，日本也開始了使用2.5GHz帶寬進(jìn)行的服務(wù)，北美也在計(jì)劃當(dāng)中，可見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。

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圖2: TD-LTE (SGLTE對(duì)應(yīng)) 的電路圖

現(xiàn)在的TD-LTE對(duì)應(yīng)終端，為了對(duì)應(yīng)語音通話，三重模式和雙模式的GSM和UMTS是必不可少的。GSM就預(yù)見到了海外漫游的這個(gè)問題，因此一般能對(duì)應(yīng)850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz四個(gè)不同頻帶，在接收側(cè)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（天線雙工器）。

在中國(guó)，TD-LTE用頻帶根據(jù)3GPP被分為Band38、Band39、Band40。由于是TDD系統(tǒng)，并不需要雙工器，傳輸側(cè)有對(duì)應(yīng)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(cè)。LTE系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的是MIMO技術(shù)，由于是多天線的構(gòu)造，多個(gè)電路側(cè)都搭載了一個(gè)收信用濾波器。

上圖的電路是語音跟數(shù)據(jù)可同時(shí)通信的SGLTE的電路，由于GSM和TD-LTE2個(gè)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行，所以它具備搭載2個(gè)收發(fā)器IC的特征。但是，當(dāng)一個(gè)終端上數(shù)據(jù)同時(shí)在2個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸?shù)脑?，?huì)引起發(fā)送功率自動(dòng)從另一方電路返回的干擾現(xiàn)象，這有可能會(huì)導(dǎo)致收信質(zhì)量劣化的結(jié)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(shè)計(jì)難易度就明顯上升了。村田制作所開發(fā)了SGLTE終端，對(duì)應(yīng)了組裝廠商的需求，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。

結(jié)語

在現(xiàn)有的UMTS、LTE市場(chǎng)，為了提高品質(zhì)、擴(kuò)大服務(wù)范圍，正在進(jìn)行對(duì)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(duì)應(yīng)市場(chǎng)追求的多波段化、多模化，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，以減少元器件個(gè)數(shù)，削減RF面積，更有甚者以縮短組裝廠商的綜合開發(fā)周期為目的，強(qiáng)化了對(duì)于模塊產(chǎn)品的對(duì)應(yīng)。由于模塊產(chǎn)品的小型化構(gòu)造，內(nèi)置的SAW濾波器的小型化是不可缺少的條件，采用了獨(dú)特的構(gòu)造成功地連模具尺寸也實(shí)現(xiàn)了小型化，現(xiàn)在正在為更小的尺寸和薄型化進(jìn)行研究。

今后，將針對(duì)組裝廠商的小型化、薄型化、 復(fù)合化和低成本化等各種各樣的需求，促進(jìn)客戶跟多層電路板技術(shù)和模塊設(shè)計(jì)技術(shù)的融合，強(qiáng)化作為綜合元器件供應(yīng)商的協(xié)同效應(yīng)的產(chǎn)品開展，為模塊市場(chǎng)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。