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LG VX8300手机RF部分的设计技巧探析 |
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作者：Richard Nass 来源：《嵌入式系统设计》 |
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VX8300翻盖式手机用起来是如此顺手，以致本文作者很不情愿地拆开它进行分析。这款手机持质量不错，多媒体功能丰富；而从所采用的芯片来看，则包括了高通的基带处理芯片组、美信的电源管理器件和Anadigics的功率放大器。一般而言，RF设计是手机设计的难点。但在这款手机设计中，一个有趣的事实是它几乎没有任何屏蔽措施，这是为什么呢？它是如何来减少射频辐射的呢？
一些“设计揭密”报告比其它类型的报告更难操作，但并不是因为论及的这些设计比普通的设计要用上更多的螺丝钉或粘水。有时候很难去拆解一个产品，完全是因为该产品用起来如此的顺手，使得你不愿意毁掉它(我的确毁掉了我拆卸的每一样产品)。韩国LG电子的VX8300翻盖式手机就是这样一个产品。它各个方面都表现得不错，以致我实在不情愿拆掉这样一部手机。事实上，我对这款手机青睐有加，甚至已购买自用。
VX8300重3.88盎司(约合110克)，有两个色彩鲜艳的显示屏，包括一个分辨率为176×220像素的26万色主屏，以及一个用于外部显示的96×96像素6,5000色的OLED显示屏，并配备百万像素摄像头，且按键之间间隔充裕。它采用了颇受日韩手机厂商所青睐的翻盖造型，为了强化它的外放音乐效果，VX8300的转轴两边也是设计了两个硕大的扬声器。
这款手机提供蓝牙1.1功能，支持蓝牙无线欣赏立体声音乐。它有一个microSD存储卡槽，其用户界面非常直观。其尺寸比我中意的款式(3.58×1.93×0.92)稍稍大一点儿，还配有可怕的外置天线头。但我愿意接受这样的折衷，因为它的质量确实不错。
这款手机的多媒体功能丰富，其中包括Verizon Wireless的VCast音乐(采用一对外置扬声器)和视频功能，并支持和弦铃声和游戏。该手机具有GPS功能，能够接入互联网，并内置带闪存的130万像素摄像机/相机。标准1100mAH锂离子电池提供高达230分钟的使用时间或380小时(近16天)的待机时间。VX8300由LG内部自行开发设计。该公司宣称其上市时间相当快，所以在需要时，它的IC供应商必须准备好在短短几个月的时间内全面投入生产。
该手机的基带功能由高通的MSM6500芯片组来完成。电源管理(包括稳压)方面则采用了Maxim公司的器件。Anadigics公司的AWT6314R功率放大器(这里的“R”表示符合RoHS指令要求)为它提供了高质量的RF性能。该器件大小为3×5mm，在一个封装中集成了两个功率放大器，故能在1.9GHz CDMA PCS和800MHz CDMA(数字双频带)频率上工作。因此，LG减少了外接组件的数目，节省了板上空间。据Anadigics称，最接近的竞争产品是4×4mm的引线框架模块。
图：LG的VX8300 CDMA手机包含许多先进特性，如多媒体、蓝牙、立体声音频和两个高分辨率显示屏
这种集成方案“更具性价比”，Anadigics公司CDMA和WCDMA产品线总监Jerry Miller表示。“你仍需要采用两个相同的功率放大器裸片，但与竞争对手采用11个元件相比，我们总共只需要大约7个元件。这些元件一般是电容器，或者是一个电感器。成本节约达5到10美分。”
双封装模块的一种替代方案是采用两块裸片，其尺寸与Anadigics的双封装相同。实际上，有许多OEM一直在采用双IC方案，原因就是他们过去曾走过双封装路线，并且不想再次布线，即使那会节省尺寸或成本。如果只需要手机支持一个频带，你也会希望避免使用双封装模块的，比如在仅仅为Sprint PCS系统设计的类似电话的情形下，或者当你正在设计一种投向新兴市场的仅支持一个蜂窝频带的手机时。
最好的设计规则是把6314R功率放大器放置在收发器(本案例中是高通RFT6150)附近。但两个组件之间必须有一些空间，这是因为两者之间一般会采用SAW滤波器。功率放大器的每一个输入都必须让SAW滤波器处于该输入与收发器之间。
凭借通孔减小射频辐射
“从布线角度考虑，设计人员必须密切关注功率放大器子系统。他们必须采用好的RF实践准则，”Miller表示。“在这里，电路板的设计采用了技术和特性各不相同的元器件，它们必需进行混合及匹配，这就使整个RF部分的设计更为困难，设计强度更大。而在基带方面，让你束手无策的是软件问题。”
我发现有趣的是：该设计中几乎没有任何屏蔽措施。在富有竞争力的设计中，屏蔽的目的是尽量隔离RF辐射，防止其进入电话其它部件。LG把板上的通孔用作使RF辐射最小化的途径，从而避免了采用成本高昂的屏蔽技术。
在功率放大器和PCS双工器(UA622FM)之间是两排通孔，其排列紧密，以使辐射最小化并抑制辐射。如果功率放大器输出一个相对较大的信号，在输出端经过滤波器输出到天线开关，你就会遇到隔离问题。而本案例中利用通孔巧妙地解决了这个问题，抑制了辐射，并使它经过滤波器传导，而不必对整部电话喷射屏蔽层来防止辐射溢出。
为了解决布线中存在的棘手问题，Anadigics公司提供了一种类似的、但引脚排列相反的功率放大器AWT6310。该器件可配合高通的RFT6100收发器工作，这里手机与PCS输出也是相反的。其它不同之处是：用于蜂窝频带的裸片安装在封装的顶部，而 PCS I/O则在封装的底部。
在功率放大器输出一端有一个双工器。最终所有信号都通过一个三路复用器被传送到天线，该复用器把手机、PCS和GPS频带信号结合在一起进入天线。三个频带采用一根天线是一种常见做法，这就是三路复用器普及的原因了。
在E911强制要求安装精确定位器之前，你也可以在此处采用一个简单的天线开关，不必是三路复用器。但这样一来，用户就无法在通话时接收本地信息。下一代的Anadigics功率放大器将集成这些开关的一部分以及稳压器。 (end)
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(5/30/2007) |
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