当今的射频前端设计者需要考虑很多因素。其中一个最具挑战性的因素是调谐天线从而实现最佳性能。良好的天线设计结合孔径调谐可增加工作带宽，提高数据速率，降低功耗，延长电池寿命，减小体积并缩减物料清单 (BOM)成本。在这一应用注解中，我们讲述VPEAK或电压处理，这是最重要的天线调谐器参数之一，在选择合适的天线调谐解决方案实现孔径调谐时需要深入理解这一参数。
定义
在天线调谐器设计和选择过程中需要考虑的重要定义、规格及其他方面包括以下内容：
孔径调谐-孔径调谐更改天线的电气长度，可将其谐振切换到所 需的运行频带。天线孔径调谐器通过增加天线的有效尺寸或更 改其发射场型改善天线的总发射功率 (TRP)和总全向灵敏度(TIS)。
COFF – COFF 是天线调谐器开关处于关闭状态时天线调谐器的电容。降低 COFF 可增加天线调谐器的Q，从而会影响到天线效率和有效调谐范围。COFF通常是以毫微微法拉(fF)为单位测量。
阻抗调谐 -阻抗调谐将天线的阻抗与射频前端的阻抗匹配，从而优化传送到天线的功率。成功匹配可改善总发射功率(TRP) 和总全向灵敏度(TIS)。
线性度（2fo、3fo 谐波、IP2 和IP3、IMD）-需要采用高线性开关防止总全向灵敏度(TIS)和总发射功率 (TRP) 降级，并保持载波聚合性能。线性度通常以 dBm为单位测量。
RON – RON为天线调谐器开关打开时天线调谐器上的电阻。降低 RON 通常会提高天线效率，并改善总发射功率 (TRP)和总全向灵敏度 (TIS)。通常 RON的测量单位为欧姆(Ω)。
总全向灵敏度(TIS)-总全向灵敏度是天线系统接收灵敏度的一个指标。
总发射功率 (TRP)–总发射功率是衡量天线传输功率大小的一个指标。
VPEAK – VPEAK指定天线调谐器在实现可接受谐波性能的同时， 可支持的最大电压。Skyworks保证，在指定的天线调谐器VPEAK 值下，谐波（2fo 和 3fo）将低于 -36 dBm。VPEAK通常以伏为单位测量。
为什么 VPEAK如此重要？
VPEAK是天线孔径调谐器的一个关键参数。天线调谐器的峰值电压通过场效应晶体管 (FET)簇上的射频电压分压设置，场效应晶体管是天线调谐器设计的一部分。使用 VPEAK不足的天线调谐器可对其造成永久性的、灾难性的破坏。即使调谐器未损坏，选择 VPEAK不足的调谐器将会大幅降低总发射功率 (TRP)和总全向灵敏度 (TIS)的级别，产生大量谐波，导致手机认证失败，延迟产品发布。
天线调谐器的应用可能会让人想到谐振电路。匹配电路或谐振电路内的峰值电压可能远远高于输入或输出电路上的峰值电压。发生这种情况是因为即使匹配电路的输入和输出匹配到50Ω，局部的内部阻抗也可能高于50Ω。孔径调谐器通常置于天线附近，而天线阻抗通常高于50Ω。 调谐组件的峰值电压取决于输入功率级别、天线或匹配电路拓扑和电路的负载 Q 值。例如，在 PIN = +35 dBm时，匹配电路内部并联电容器上的峰值电压可能高达 32V（图1）。
孔径调谐包括将一个调谐元件置于发射结构的适当位置，且不直接连接到天线馈电的匹配电路。这保证了天线发射效率最大化，并防止在频谱内操作过程中馈电点阻抗发生变化。当调谐元件被置于最高电压配电位置时，孔径调谐功能最为有效。因此，天线调谐器所需的 VPEAK由调谐器所在的位置以及它与天线短路销钉之间的接近程度决定。越接近天线的短路销钉，VPEAK越低。越远离短路销钉，VPEAK 越高（图2）。由于这些因素，孔径调谐器上的最大电压要远高于天线馈电点上的电压。
针对某个应用建议选择适当的调谐器
在选择合适的孔径调谐器时需要考虑如下几个因素。虽然RON, COFF 和 VPEAK均为天线调谐器的关键参数，选择合适天线调谐器的第一步是确定 VPEAK要求。调谐装置用于设置谐振频率，因此，通常在电路中发生的电压或电流最高。选择 VPEAK不足的调谐器可能会导致总发射功率 (TRP) 下降，无法通过发射杂散 (RSE)认证。当超出VPEAK时，调谐器将开始一个击穿循环，其线性度变差，调谐开关发出可能有害的谐波。
不能在天线上测量VPEAK，因为测量和接触天线的做法会更改其射频特性。需要通过模拟来预测天线调谐器上预期产生的最大 VPEAK。Skyworks的天线系统团队可以协助客户对其天线的 VPEAK进行模拟。一旦确定了所需的VPEAK，下一步是选择实现 TRP 目标所需的 RON 或COFF。取决于特定的天线设计和调谐频带，在决定天线效率方面RON 或COFF可能更占主导地位。Skyworks专家还为客户提供选择合适天线调谐器的效率模拟。
产品数据表 VPEAK技术规格
射频半导体行业对于 VPEAK的测试和制定规格尚未形成统一的意见。有些供应商仅在产品数据表的最大绝对额定表中指定 VPEAK值。这足以描述零件可承受且不致损坏的最大电压，但它并不能保证零件可发挥最大性能，并通过系统级别 RSE测试。其他供应商可能会在电气规格表中包含 VPEAK 值，但不说明保证能达到什么性能级别。 底线是客户必须明确，当客户在不超过VPEAK的电压下使用调谐设备时，可确保性能足以满足要求。
Skyworks 使用谐波性能指定VPEAK。对输入功率进行扫描， 对 2fo 和 3fo谐波进行测量。Skyworks 数据表中的 VPEAK 将确认谐波超过 -36 dBm级别的点。选择 -36 dBm 的谐波水平是为了遵守 3GPP杂散发射要求（9.2 节）。杂散发射是由发射机的有害影响造成的，如谐波电流发射、寄生发射、互调干扰和频率转换 产品，但不包括带外发射。例如，Skyworks SKY19250-001 是一款 SPST天线调谐器，其额定 VPEAK为 80 V。特征测试结果如图 3所示。在 80 V范围之外，谐波性能优于-36 dBm。
使用超出 VPEAK调谐器的一个结果是，谐波被注入系统之中，这可能导致 RSE 过大，和/或天线效率低于预期。
测量设置
Skyworks 已规范了 VPEAK测量系统（图4），并进行精心维护和校准。在50 Ω的环境中由一个高功率测量仪对峰值电压进行测量，这包括非常高的功率级别，可能会破坏被测器件(DUT)。
为测量 VPEAK, Skyworks将天线调谐器配置为并联结构，所有发射臂处于“关闭”状态（图5）。
总结
天线调谐器 VPEAK对于射频系统的性能非常关键。使用 VPEAK 不足的天线调谐器可导致 TRP, TIS性能下降，认证失效。仅仅依靠数据表中最大绝对额定值VPEAK是不够的。系统性能与天线调谐器谐波性能相关。谐波是真实VPEAK性能的一个最佳指标，VPEAK应在数据表的电气规格表中注明。VPEAK测量设置和测试条件必须清楚界定，用于比较天线调谐器组件，以便选择合适的组件。选择可满足 RON, COFF和 VPEAK标准并匹配天线设计要求的、合适的孔径调谐器组件极为重要。Skyworks在其数据表上明确标明 VPEAK值，向客户清楚表明他们所选的调谐器可在数据表中指定 VPEAK级别下实现最佳性能。
Skyworks提供广泛的天线孔径调谐器产品组合
Skyworks 孔径调谐器系列实现的 VPEAK 等级在 35 V 到80 V之间，允许客户选择适合每种特定应用的孔径调谐器。此外，Skyworks掌握先进的工艺和设计技术，可针对特定的VPEAK 电压实现最佳 RON 和 COFF性能。我们在产品数据表电气规格表中严格注明了 VPEAK性能，客户可以放心，每一个 Skyworks 调谐器都符合指定的 VPEAK电压要求。最后， Skyworks团队可以协助客户进行天线模拟，并针对特定应用给出最佳天线调谐器建议。
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