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拧耳朵

WiSpry调谐电容器调谐滤波器和天线

你坐在客厅里看书。当然,你的耳朵是“戴着”的,而且在工作,但你并没有真正使用它们。如果一些有趣的声音信号进入你的阅读范围,打断了你的阅读过程,你就会振作起来。

果然,你的耳朵听到一辆汽车沿着街道开着窗户,播放着音乐。你觉得你可能认得这首歌。不需要思考,你的头稍微向左转了一下,这样当汽车正对着你的房子驶来时,你的左耳就会更直接地朝向街道。

汽车继续前进,你的头微微转向它,直到汽车的声音被邻居的房子挡住。但当汽车经过邻居对面的空地时,音乐穿过那个空地,通过你后面的房子反射回你;现在你的头向右旋转一点,这样你的右耳就能听到从另一边传来的声音。

信号改变。或者是环境发生了变化。信号源在移动,或者你在移动。或者你们都是静止的,但其他物体在移动。或者树枝在风中飘动。或者是日落时分,电离层正在发生变化。

不管是什么原因,信号都会改变。或者,更准确地说,信号通道的条件改变了。而且没有一个正确的方向可以面对,也没有一个可以过滤的噪音可以总是保证最好的接收效果。从你的手机上就能看出来。

这是MEMS生产商WiSpry要帮助纠正的事情之一。实际上,称他们为MEMS生产商并不公平——他们不是代工厂;他们只是碰巧用了CMOS-compatibleMEMS工艺构建他们解决这一问题的方案。

WiSpry所做的从根本上讲是一组可调电容器。这些是平行板帽,一个固定板和一个活动板;一个阵列可以提供一个广泛的20:1的电容值范围。他们最初的产品有64个执行器进行调谐;每个瓶盖都可以单独调节。

所有的盖子都有RF端子,在封装连接过程中可访问。它们可以单独访问,也可以组合在一起;它们如何结合(或不结合)取决于正在构建的特定产品。虽然内部互连现在是通过线连接完成的,但在未来的某个时候,它可能由重新分配层(RDL)处理。

因此,这个想法是使用这个电容阵列在移动设备上实时优化射频子系统,因为条件变化或手机改变模式或频道。与其为不同的模式构建几个静态过滤器,然后保持静态,一个变量过滤器子系统可以完成所有的工作。

当简单地针对不断变化的条件进行优化时,这真正反映的是(双关)需要监控通道中的阻抗变化,然后,例如,改变内部阻抗以抵消或纠正任何可能导致功率在内部反射而不是传输的不匹配。

从系统的角度来看,需要检查环境,然后进行滤波调整,以优化信号接收和传输。问题是,解决如何设置上限的其余工作在哪里完成?目前,基带处理器接收来自传感器的数据,并使用WiSpry算法进行计算,并指示WiSpry芯片进行所需的调整。

这意味着WiSpry芯片上的电路是最小的:一个与基带处理器的接口加上一个电荷泵,以产生调节盖子所需的35v信号。电容器是电压驱动的,所以它们不吸取任何电流,除非它们被调整。

从MEMS处理的角度来看,这是一个相对低维护的设备。唯一需要监测的关键参数是薄膜中的应力。CMOS电路建立在帽阵列的顶部;盖在MEMS晶圆厂内密封和释放,然后像其他晶圆一样创建电路,尽管他们已经小心地屏蔽以消除任何寄生相互作用。

这使得可调滤波器芯片的智能化程度降到最低,大部分计算和所有决策都由基带处理器处理。但如果增加芯片中的CMOS含量,还可以做更多的事情。WiSpry的Jeff Hilbert特别指出,一些客户要求他们在将结果反馈给基带处理器之前进行额外的传感器数据调理,以便最终决定需要对滤波器进行哪些更改。

但还有其他后勤工作要做。这些都是机械装置,所以有一个磨损机制,因为微小的污染物迁移到板下,并造成“摩擦”-本质上,分子或原子水平的静摩擦,阻止(或阻碍)运动。希尔伯特先生声称,这需要数十亿次手术才能成为一个问题。预期使用寿命至少为5年。

即使磨损机制开始发挥作用,也不会出现戏剧性的、灾难性的失败:这是一种“柔和”或“温和”的影响。在很多情况下,一个上限的失效可以在其他地方得到补偿。即使没有,系统也会继续运行;它只是运行得不那么理想,而且这种偏差会随着设备的持续磨损而慢慢增长,而不是随随便便地摔下悬崖。

它们还使用磨损均衡来延长设备的寿命,就像使用非易失性存储器一样。这样可以更均匀地将磨损分散到整个电容器阵列中,所有这些电容器都能使用更长的时间,而不是因为几个电容的过度使用而过早地损害整个设备。

考虑到这些额外的职责,这些芯片的未来版本很可能是半自主的,减轻基带处理器现在必须执行的许多杂活。但是系统人员不喜欢让事情远离基带处理器的控制,以防出现问题,基带处理器无法收回控制权。

因此,基带处理器在环不太可能被消除。WiSpry芯片可能会做更多的环境评估和自身的管理工作,但基带处理器可能仍然是老大。

当然,这过于简化了他们试图解决的各种应用程序,好像它们都可以由单个设备或系列管理。事实上,他们有许多不同的产品,从可调谐射频电路开始,再到可调谐数字电容器阵列和可调谐阻抗匹配网络,然后再到可调谐滤波器、双工器和功率放大器调谐器。

因此,当你坐在沙发上调整耳朵以获得最佳音乐接收时,你的手机可能也在同时调整天线以获得最佳信号接收。

更多信息:

WiSpry

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