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移动通信相关电子元器件的重要性及发展走向

来源:原创论文网 添加时间:2018-10-20

摘要

  移动通信的发展与应用是当前全世界发展关注的焦点。其中, 在日本的PDC/PHS、在欧洲的DECT/GSM、在美国的CDMA与各类TDMA等移动通信系统都是现阶段持续发展的重要内容, 这符合知识经济时代发展要求。通过了解当前移动通信设施发展特点可知, 只有保障电子元器件全面革新, 才能保障行业稳步运行。下面主要对移动通信用电子元器件的技术发展趋势及具体动向进行深层探索。

移动通信相关电子元器件的重要性及发展走向

  1、电子元器件的重要性

  电子元器件产业现已成为电子信息产业发展的重要内容。其包含了两方面内容, 一方面是电子元件, 另一方面是器件。以器件中的分立器件为例, 其可以分为二极管、三极管及晶体管等, 而器件中的集成电路也包含模拟电路、微处理器及逻辑集成电路存储器等。电子元器件产业作为电子信息产业的基础力量, 更是新时代发展革新的重点。中国电子元器件的发展过程是从浅到深、从少到多, 直到累积一定程度, 才获取优异成绩。二十世纪五十年代中后期, 华北无线电器材联合厂是我国真正意义上第一家综合元件厂。一直到二十世纪九十年代, 我国通信事业得到了全面革新, 计算机、互联网、汽车电子及消费类电子等产业的发展速度越来越快, 此时再受国际制造业开始向中国转移的影响, 促使我国电子元器件行业收获颇多。据统计, 当前我国电子元器件行业总产值大约占据电子信息产业的百分之二十, 电子元器件产业也成为引导我国电子信息产业持续发展的基础内容。

  在二十世纪出现的电子元器件工业, 对整个世界和人们的工作、生活方式产生了新的变化。从一定意义上讲, 电子元器件的发展过程就是电子工业的发展过程。二十世纪初期, 李·德弗雷斯特提出了真空三极管, 用来扩大电话的声音电流。在这之后, 人们更加渴望出现新的固体器件, 用来取代传统意义上的放大器和电子开关。二十世纪四十年代末期, 点接触型锗晶体管的出现, 促使电子器件的发展历史打开了新的篇章。但在实践应用中发现, 这种新提出的点接触型锗晶体管在构成中存在接触点不平稳的问题。在点接触型锗晶体管提出后不久, 结型晶体管论也出现在市场中。随着新时代的到来, 如腐蚀和光刻、晶体外诞生长及缺陷控制材料等技术的出现, 促使市场中涌现出一大批性能良好的电子元器件, 此时电子元器件才从真空管时代进入到晶体管时代和大范围、超大规模集成的电路时代。

  因为社会经济发展提出的需求越来越多, 促使电子装置变得更加繁琐, 此时就需要电子装置展现出有效性、快捷性及质量轻、功率小、成本低等优势。受二十世纪五十年代集成电路理念的影响, 在整合新时代发展提出的新型材料、器件技术等内容后, 我国在二十世纪九十年代研究出了第一代集成电路。通过了解历史发展可知, 在半导体发展过程中, 集成电路占据重要地位, 其加速了铜芯技术和计算机的发展步伐, 对科学研究的各个区域和工业社会结构而言也有积极作用。相信在这些技术的帮助与引导下, 我国将会研发出性能更高、价格更便宜的集成电路[1]。

  2、趋势分析

  具体内容主要分为以下几点:其一, 高频化。通过了解实践案例可知, 便携式电话将从传统意义上的800兆赫转变为1.5赫兹、1.9赫兹, 这突显了移动通信发展的高频化。下一代国际移动电话系统IMT-2000, 第三代移动通信系统将转变为2赫兹, 具体信息处理量也会得到优化。在这一背景下, 设计人员对元器件的高频应用性也提出了相同要求。以滤波器器件为例, 设计人员不但要保障应用的高频性, 而且要注重展现出宽带化。电容器等类型的通用元件, 为了预防高频应用带来的影响, 可以通过引用无引线的表面贴装元件、多层陶瓷技术等在高频化的移动通信设施中操作[2];其二, 低功耗化。便携式电话的通话时长与电池容量、内部元器件的功耗有直接关系。因此, 为了增加手机电池的应用时间, 要控制元器件的功耗。以滤波器为例, 设计人员要保障插损小, 且对有源器件提出小的电流消耗[3];其三, 小型与轻量化。为了展现设施的小型与轻量化, 设计人员在射频部位要引用LSI、MMIC化的高集成技术, 且保障引用的外贴分立元器件符合表面贴装需求。另外, 具体尺寸会逐渐减少。以用量较多的MLCC元件为例, 从传统意义上的1005型, 现已转变为更加便捷、灵巧的0603型;其四, 数字化。通过对比模拟研究可知, 数字化对信道宽带化和滤波器的相关特点有非常高的要求。因此, 为了确保最终设计满足数字化发展要求, 设计人员可以在控制内外噪音影响的基础上, 选择引用不同类型的片式EMC元件。其中, 以小型化片式高阻抗铁氧体珠式EMC元件为例, 它就是现阶段设计人员最常引用的一种;其五, 复合化。随着社会经济的不断发展, 科技技术的全面革新, 人们对移动电话的要求越来越高, 此时为了确保便携式电话可以在不同区域应用, 设计人员要提出符合机内多系统引用的复合化的小型元器件, 这也是未来移动通信行业持续运行的重要课题[4];其六, 全球化。为了保障研究工作符合环境发展需求, 国际上提出了“IS01400”标准, 主要用来约束制作电子元器件材料和后期废弃处理工作, 确保具体设计不会影响生态环境的平衡性。由此可知, 在新时代发展背景下, 有关元器件的开发设计和制造都要以此为前提进行规划和操作。

  3、动向研究

  3.1、隔离器

  不管是CDMA (码分多址) 还是TDMA (时分多址) , 这两种方式都需要保障应用的发射功率放大器具拥有优质的线性特性。但因为这种线性特性会受放大器输出端负载变化的制约, 所以一般情况下会依据安装隔离器来优化实践工作效率和质量。需要注意的是, 这种隔离器需要具备低损耗、外形灵巧及隔离性高等优势, 此时设计人员通常会选择磁损耗△H低的铁氧体材料来研发。通过整合实践案例研究分析可知, 以CE052系列和CE073系列为例, 前者比后者的厚度更薄, 降低了0.5毫米。其中, 具体应用性能主要分为以下几点:其一, 常温消耗低于0.6dB;其二, 隔离性能高于14Db[5]。

  3.2、介质滤波器

  这种产品在应用中具备耗能低、温度性能高及外观简洁、大方等优势。通过整合研究分析可知, 滤波器可以用在RF部分。其中, 介质滤波器是通过引用介质谐振器在多级耦合后, 获取的滤波器特点, 结合具体耦合情况明确通带域, 通常情况下在便携式电话中会用到二级到三级滤波器。例如, 日本村田制作中产生的类型主要分为两方面, 一方面是应用设计自由水平高的分立谐振器结构, 另一方面是应用包含所有元件形成的独块结构。对比两者的应用效果可知, 除了体积小、构成单一外, 前者展现出的性能、有效性及成本支出都要比后者好。

  3.3、SAW滤波器

  这种产品在实践引用中具备外观灵巧、高衰减等特点, 可以大量引用在便携式电话的RF滤波器与IF滤波器中。以RF中的SAW滤波器为例, 美国PCS在设计引用过程中, 会设计1900兆赫频带, 可以维持60兆赫收发带宽, 信道间隔为20兆赫, 整体较窄。在这一背景下, 依据选择带域减半的方法, 提升滤波器的选择水平。美国PCS的复合型SAW滤波器, 是在钽酸锂基板上构建半个中心频率频带的谐振子型滤波器, 这一器件要放在尺寸为3.8毫米×3.8毫米×1.5毫米的陶瓷密封容器中, 并放两个SAW滤波器。需要注意的是, 产品的插损要低于3.8dB, 衰减量要大于28Db[6]。如图1所示, 展现了IF SAW滤波器。

  图1 IF SAW滤波器

  3.4、VCO与PLL模块

  其中, VCO模块属于移动通信设施中获取频率源的重要内容。通过了解实践案例可知, 在片式元件小型化与高密度组装技术全面革新的背景下, 产品的体积越来越小。例如, MQE900与MQH两种系列的VCO模块产品, 两者尺寸是6mm×7.7mm×2mm与6mm×5mm×2mm。其中, 后者要比前者的体积减少百分之四十。另外, MQE900的振荡频率控制在500到2000兆赫, 而MQH的震荡频率控制在700到2400兆赫。

  将VCO和小型PLLIC整合在一起, 有助于构建小型低功率的。当前, 日本村田制造提出的双列PLLIC构成新产品, 可以帮助移动通信设施持续革新, 进而获取更加小巧的产品零件。这种形式可以用在低压状态下, 消耗电流会小于5mA。除此之外, 移动通信行业也会引用的模块还有RF-AMF等。

  3.5、双工器

  通过整合实践发展案例可知, 大部分双工器以四分之一波长的TEM方式来引用介质谐振器。另外, 因为Q值与截面积相关, 所以谐振器越小, 截面积就越小, 相应的Q值也会随之降低。在这一背景下, 设计人员会选择引用大量的谐振器进行操作。以日本村田制造的一体化介质滤波器新产品, 也叫做MB系列, 其在应用中最大的特点就是独块结构, 有助于控制焊接数量, 进而展现出小型化与高性能的特点。现阶段, 这一产品主要用在美国PCS产品中, 具体外形尺寸由28mm×8.5mm×5mm, 而展现出的性能具体分为以下几点:其一, 发射侧的插损低于3.5dB;其二, 衰减量大于35dB;其三, 接受侧的插损低于4.4dB;其四, 衰减量大于45Db[4]。

  3.6、其他

  具体分为以下几点:其一, 片式介质天线。这种产品的制作方法与单片介质滤波器的制作方法相似, 主要适用于内藏与表面组装, 其具备的性能特点和鞭状天线类似, 不同的是其可以解决传统意义上天线从设施撞断接拔突出外界的难题, 属于新时代发展背景下提出的新型产品;其二, 片式MLCC。通过整合研究发现, 其实移动通信设施中最常的元件。当前, 最小尺寸是在0.6mm×0.3mm×0.3mm, 与传统意义上的最小电容器1005型相比, 技术得到了有效革新[7]。

  4、结束语

  综上所述, 在移动通信技术全面发展的背景下, 产品更新的速度越来越快, 这对电子元器件而言将会提出更高要求, 因此, 为了保障电子元器件的设计符合移动通信行业的发展需求, 研究人员要深层探索, 持续革新, 注重优化电子元器件的性能和外观, 进而保障设施的构成更加便捷和轻巧。

  参考文献
  [1]客立新.4G移动通信关键技术的应用及发展前景[J].城市建设理论研究:电子版, 2016 (10) .
  [2]陈敏敏.元器件识别与检测移动终端学习系统的设计与实现[J].赤峰学院学报 (自然版) , 2017, 33 (14) :8-10.
  [3]曾宥铭.移动通信信息技术应用及其发展[J].电子技术与软件工程, 2017 (6) :36-36.
  [4]黄文超.5G移动通信发展趋势与相关关键技术的探讨[J].电子测试, 2017 (7) :58-59.
  [5]林川.5G移动通信发展趋势与若干关键技术[J].电子技术与软件工程, 2018 (3) :40-40.
  [6]阚国锦, 林文斌, 邹德友, 等.多移动通信模式下的双频介质谐振器天线设计[J].电子元件与材料, 2017, 36 (8) :84-87.
  [7]佚名.Marvell针对IoT、可穿戴及汽车天线应用的NFC控制器[J].世界电子元器件, 2016 (1) .

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