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麵向TDD係統手機的SAW濾波器技術動向分析

發布時間：2013-12-25 來源：村田責任編輯：xueqi

【導讀】一般的攜帶終端通常在語音通話時是不能進行數據通信的。而北美已開始盛行語音通話時也能進行數據通信的SVLTE通信服務。此外，在中國通過GSM進行語音服務，通過TD-LTE進行數據通信，這兩者同時進行的SGLTE的通信服務也已在計劃中，IC製造商和組裝廠商的對應也已迅速進行。詳情請看本文分析。

前言

近年來在手機中增加相機、GPS、移動電視播放、NFC等(deng)功(gong)能(neng)的(de)多(duo)功(gong)能(neng)應(ying)用(yong)非(fei)常(chang)引(yin)人(ren)注(zhu)目(mu)。同(tong)時(shi)，隨(sui)著(zhe)搭(da)載(zai)了(le)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)和(he)平(ping)板(ban)設(she)備(bei)這(zhe)種(zhong)高(gao)性(xing)能(neng)應(ying)用(yong)處(chu)理(li)器(qi)的(de)高(gao)端(duan)設(she)備(bei)的(de)興(xing)起(qi)，除(chu)了(le)如(ru)今(jin)的(de)通(tong)話(hua)功(gong)能(neng)，還(hai)增(zeng)加(jia)了(le)舒(shu)適(shi)快(kuai)捷(jie)瀏(liu)覽(lan)器(qi)、流媒體、數據訪問、雲就緒功能，不僅是導航這種全新的服務，高品質化通信功能成了必不可少的要素。

作為這些移動終端中共同謀求的功能，我們將就各種網絡的對應進行舉例。手機通信規格至今為止的主流仍是被稱為GSM（全球移動通信係統）的2G係統。而搭載比GSM更高品質、數據傳輸更快的3G係統UMTS（通用移動通信係統）如今也常見了。最近，主要的一些國家也開始了對被稱為LTE（長期革命）的這種下一代通信規格的服務，無線也可進行跟有線一樣的高速數據通信。

一般的攜帶終端通常在語音通話時是不能進行數據通信的。而北美已經開始盛行語音通話時也能進行數據通信的SVLTE（同步語音和LTE）通信服務。此外，在中國通過GSM進行語音服務，通過TD-LTE（TDD係統的LTE）進行數據通信，這兩者同時進行的SGLTE（同步GSM和LTE）的通信服務也已在計劃當中，IC製造商和組裝廠商的對應也已迅速進行。

TDD和TD-LTE

所謂TDD（時分雙工）是(shi)指(zhi)，通(tong)過(guo)基(ji)站(zhan)和(he)移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)雙(shuang)方(fang)向(xiang)的(de)通(tong)信(xin)方(fang)式(shi)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)，上(shang)行(xing)線(xian)和(he)下(xia)行(xing)線(xian)使(shi)用(yong)相(xiang)同(tong)頻(pin)率(lv)的(de)電(dian)波(bo)的(de)方(fang)式(shi)。與(yu)之(zhi)相(xiang)反(fan)，上(shang)行(xing)線(xian)和(he)下(xia)行(xing)線(xian)使(shi)用(yong)不(bu)同(tong)頻(pin)率(lv)電(dian)波(bo)的(de)方(fang)式(shi)稱(cheng)之(zhi)為(wei)FDD（頻分雙工）。

圖1：TDD和FDD的比較

LTE是手機的通信規格，這種規格是標準的3GPP機構（第三代合作夥伴計劃）在2009年3月認證的。它是UMTS（第3代手機）和未來的4G（第4代手機）的中間技術，當時被稱為3.9G，因被ITU（國際電信聯盟）認可，便被改稱為4G，市場上也因此這樣來命名。

一般來說，大多數情況下稱使用FDD的FDD-LTE為LTE，而不稱為FDD-LTE，這就跟使用了TDD的LTE被稱為TD-LTE區分開來了。TD-LTE能在相同頻率下進行傳輸跟接收，可以說頻率配置比FDD-LTE相對簡單些。TD-LTE基本上除了FDD跟TDD之間的不同以外，它跟FDD-LTE在技術上來說幾乎一樣，使用跟3G相同的頻帶，可根據不同的情況在帶寬寬度1.4、3、5、10、15、20MHz中選擇使用。而LTE隻支持數據包通信，語音通信是通過被稱為VoLTE的VoIP技術來支持的，一般來說主要支持數據通信，想要真正普及語音服務的話，還需要時間。TD-LTE是中國正在積極推進的服務項目，日本也開始了使用2.5GHz帶寬進行的服務，北美也在計劃當中，可見今後必將在全世界普及。

TD-LTE的RF電路

如圖2所示，是TD-LTE(SGLTE)的電路圖。

圖2：TD-LTE (SGLTE對應) 的電路圖

現在的TD-LTE對應終端，為了對應語音通話，三重模式和雙模式的GSM和UMTS是必不可少的。GSM就預見到了海外漫遊的這個問題，因此一般能對應850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz四個不同頻帶，在接收側的每一個頻帶上都逐個搭載了濾波器。UMTS的band1為FDD，所以需要雙工器（天線雙工器）。

在中國，TD-LTE用頻帶根據3GPP被分為Band38、Band39、Band40。由於是TDD係統，並不需要雙工器，傳輸側有對應高功率的濾波器，2個收信用濾波器分別用在主要的電路側。LTE係統對應的是MIMO技術，由於是多天線的構造，多個電路側都搭載了一個收信用濾波器。

上圖的電路是語音跟數據可同時通信的SGLTE的電路，由於GSM和TD-LTE2個係統同時運行，所以它具備搭載2個收發器IC的特征。但是，當一個終端上數據同時在2個ge係xi統tong中zhong進jin行xing傳chuan輸shu的de話hua，會hui引yin起qi發fa送song功gong率lv自zi動dong從cong另ling一yi方fang電dian路lu返fan回hui的de幹gan擾rao現xian象xiang，這zhe有you可ke能neng會hui導dao致zhi收shou信xin質zhi量liang劣lie化hua的de結jie果guo。因yin此ci，在zai每mei個ge傳chuan輸shu電dian路lu中zhong，為wei了le充chong分fen減jian小xiao接jie收shou頻pin率lv的de功gong率lv，組zu裝zhuang的de設she計ji難nan易yi度du就jiu明ming顯xian上shang升sheng了le。村cun田tian製zhi作zuo所suo開kai發fa了leSGLTE終端，對應了組裝廠商的需求，將TD-LTE用陷波濾波器（具有隻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。

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TD-LTE用SAW設備的產品一覽

村田製作所所有已發布的TD-LTE用SAW濾波器的產品陣容如圖1.2.3所示。表1為雙工器，表2為陷波器，表3為單濾波器。

表1：TD-LTE用雙工器的產品一覽

Size (mm)	Application	Balanced/ Unbalanced	Impedance (Ω)	MURATA P/N	Pinassignment	Comment
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-200	SAWFD1G90CP0F0A	2in4out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-200	SAWFD1G90CQ0F0A	2in4out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-200	SAWFD1G90CA0F0A	1in4out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-200	SAWFD1G90CB0F0A	1in4out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-100	SAWFD1G90CR0F0A	2in4out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-100	SAWFD1G90BH0F0A	2in2out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-100	SAWFD1G90AH0F0A	1in2out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Unbalance	50-50	SAWFD1G90KA0F0A	1in2out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Unbalance	50-50	SAWFD1G90KC0F0A	1in2out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Unbalance	50-50	SAWFD1G90LA0F0A	2in2out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Unbalance	50-50	SAWFD1G90KZ0F0A	1in1out
1.5×1.1×0.5	Band38_Band40	Balance	50-100	SAWFD2G35CM0F0A	2in4out
1.5×1.1×0.5	Band38_Band40	Balance	50-100	SAWFD2G35CA0F0A	1in4out
1.5×1.1×0.5	Band34_Band39	Balance	50-100	SAWFD2G35BJ0F0A	2in2out
1.8×1.4×0.5	Band34_Band39	Unbalance	50-50	SAWEN1G90PA0F0A	1in2out	Post PA
1.8×1.4×0.5	Band38_Band40	Unbalance	50-50	SAWEN2G35PN0F0A	1in2out	Post PA

從決定開發TD-LTE開始，為了響應IC製造商和組裝廠商的減小RF麵積的要求，因此將Band34和Band39、Band38和Band40組裝品雙工器產品化。雙工器是一種綜合了外圍設備功能的人氣產品，往往被作為首選。

作為引腳連接來說，既是平衡品也是標準的2in4out型號，將輸入的SW功能複合化的1in4out型號，通過綁定濾波器的輸出來將LNA數量減少到1個的2in2out型號這3類產品已經被產品化。作為非平衡產品來說，標準的2in2out型號、輸入SW功能複合化的1in2out型號，村田的原產品的輸入和輸出都綁定起來的1in1out型號這3類產品也已經被產品化。需要怎樣的引腳連接型號，需要根據組裝廠商使用的收發器IC和設計思路作選擇。

表2：TD-LTE用陷波器的產品一覽

Size (mm)	Application	Balanced/ Unbalanced	Impedance (Ω)	Type	MURATA P/N	Comment
1.4×1.1×0.5	N-DCS	Unbalance	50-50	Notch	SACEA1G81TA0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	N-DCS	Unbalance	50-50	Notch	SACEA1G81TB0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	N-DCS	Unbalance	50-50	Notch	SACEA1G82TA0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band34_Band39	Unbalance	50-50	Notch	SACEA1G90TB0F0A	Post PA

表2中，PA（功率放大器）的段後位置，通過傳輸頻率，減少了其他頻帶的接收頻率信號的陷波器。村田製作所從以前開始就已經量產了頻率在800MHz左右的陷波器，此次，覺得有必要產品化新的1.8GHz、1.9GHz高(gao)頻(pin)帶(dai)產(chan)品(pin)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，頻(pin)率(lv)越(yue)高(gao)陷(xian)波(bo)器(qi)的(de)設(she)計(ji)難(nan)度(du)就(jiu)隨(sui)之(zhi)上(shang)升(sheng)。但(dan)是(shi)，村(cun)田(tian)還(hai)是(shi)采(cai)用(yong)了(le)獨(du)特(te)的(de)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)和(he)充(chong)分(fen)利(li)用(yong)電(dian)磁(ci)場(chang)仿(fang)真(zhen)器(qi)成(cheng)功(gong)地(di)將(jiang)其(qi)產(chan)品(pin)化(hua)。

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表3：TD-LTE用濾波器的產品一覽

Size (mm)	Application	Balanced/ Unbalanced	Impedance (Ω)	MURATA P/N	Comment
1.1×0.9×0.5	N-DCS	Balance	50-150	SAFFB1G81AB0F0A	For GSM1800
1.1×0.9×0.5	N-DCS	Balance	50-150	SAFFB1G82AB0F0A	For GSM1800
1.1×0.9×0.5	Band38	Balance	50-100	SAFFB2G59FL0F0A
1.1×0.9×0.5	Band39	Balance	50-100	SAFFB1G90FB0F0A
1.1×0.9×0.5	Band39	Balance	50-100	SAFFB1G90FC0F0A
1.1×0.9×0.5	Band40	Balance	50-100	SAFFB2G34FA1F0A
1.1×0.9×0.5	Band40	Unbalance	50-50	SAFFB2G35AA0F0A
1.4×1.1×0.5	AXGP	Unbalance	50-50	SAFEA2G56MA0F00	Post PA
1.4×1.1×0.5	AXGP	Unbalance	50-50	SAFEA2G56MB0F00	Post PA
1.4×1.1×0.5	AXGP	Unbalance	50-50	SAFEA2G56MC0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	AXGP	Unbalance	50-50	SAFEA2G56KA0F00
1.4×1.1×0.5	AXGP	Balance	50-100	SAFEA2G56FC0F00
1.4×1.1×0.5	AXGP	Balance	50-200	SAFEA2G56FB0F00
1.4×1.1×0.5	Band34	Unbalance	50-50	SAFEA2G01MA0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band34	Unbalance	50-50	SAFEA2G01AL0F00
1.4×1.1×0.5	Band34	Balance	50-100	SAFEA2G01FA0F0A
1.4×1.1×0.5	Band34	Balance	50-200	SAFEA2G01FL0F00
1.4×1.1×0.5	Band38	Unbalance	50-50	SAFEA2G59MA0F00	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band38	Unbalance	50-50	SAFEA2G59MB0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band38	Unbalance	50-50	SAFEA2G59KB0F00
1.4×1.1×0.5	Band38	Balance	50-100	SAFEA2G59FM0F0A
1.4×1.1×0.5	Band38	Balance	50-150	SAFEA2G59FL0F00
1.4×1.1×0.5	Band38+AXGP	Unbalance	50-50	SAFEA2G58MA0F00	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band38+AXGP	Balance	50-100	SAFEA2G58FA0F00
1.4×1.1×0.5	Band39	Unbalance	50-50	SAFEA1G90MA0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band39	Unbalance	50-50	SAFEA1G90AA0F00
1.4×1.1×0.5	Band39	Balance	50-100	SAFEA1G90FA0F0A
1.4×1.1×0.5	Band40	Unbalance	50-50	SAFEA2G34MA1F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band40	Balance	50-100	SAFEA2G34FA1F0A
1.4×1.1×0.5	Band40	Unbalance	50-50	SAFEA2G35MB0F00	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band40	Unbalance	50-50	SAFEA2G35MC0F0A	Post PA
1.4×1.1×0.5	Band40	Unbalance	50-50	SAFEA2G35KB0F00
1.4×1.1×0.5	Band40	Balance	50-100	SAFEA2G35FC0F0A
1.4×1.1×0.5	Band40	Balance	50-150	SAFEA2G35FB0F00

表3是濾波器的產品一覽。Application一欄中寫著N-DCS的產品是窄帶寬GSM1800用的濾波器。這是考慮到TD-LTE頻帶削減的產品，根據客戶的需求量產了2個種類。不僅僅麵向中國，還對應了僅限日本使用的獨特的AXGP的2.5GHz帶寬中使用的濾波器的產品化，仔細對應客戶的需求，通過強化產品陣容，肩負著將TD-LTE在全世界普及的重擔。

結語

在現有的UMTS、LTE市場，為了提高品質、擴大服務範圍，正在進行對頻率的拓展。TD-LTE可以在同一頻率中進行接收跟傳輸，比起FDD-LTE頻率配置更加簡單，作為有限並且珍貴的資產，頻率的有效利用今後有望更加普及。此外，對應市場追求的多波段化、多模化，組裝中RF部分的麵積也成了大課題。

村田製作所以單濾波器和雙濾波器為中心進行產品的展開，以減少元器件個數，削減RF麵積，更有甚者以縮短組裝廠商的綜合開發周期為目的，強化了對於模塊產品的對應。由於模塊產品的小型化構造，內置的SAW濾波器的小型化是不可缺少的條件，采用了獨特的構造成功地連模具尺寸也實現了小型化，現在正在為更小的尺寸和薄型化進行研究。

今後，將針對組裝廠商的小型化、薄型化、複(fu)合(he)化(hua)和(he)低(di)成(cheng)本(ben)化(hua)等(deng)各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的(de)需(xu)求(qiu)，促(cu)進(jin)客(ke)戶(hu)跟(gen)多(duo)層(ceng)電(dian)路(lu)板(ban)技(ji)術(shu)和(he)模(mo)塊(kuai)設(she)計(ji)技(ji)術(shu)的(de)融(rong)合(he)，強(qiang)化(hua)作(zuo)為(wei)綜(zong)合(he)元(yuan)器(qi)件(jian)供(gong)應(ying)商(shang)的(de)協(xie)同(tong)效(xiao)應(ying)的(de)產(chan)品(pin)開(kai)展(zhan)，為(wei)模(mo)塊(kuai)市(shi)場(chang)的(de)發(fa)展(zhan)做(zuo)出(chu)貢(gong)獻(xian)。

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