Radio Frecuencia, un desafío para smartphones

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La demanda global de teléfonos inteligentes con alto rendimiento a bajo costo que dé al usuario una buena experiencia continúa muy fuerte. Se estima que el número total de usuarios de teléfonos inteligentes o smartphones en todo el mundo al cansarán los 2.87 billones para el 2020. Este crecimiento en el mercado significa que los fabricantes constantemente tienen un desafío para encontrar el punto perfecto entre conectividad, diseño y funcionalidad para poder seguir siendo competitivos.

Los ingenieros dependen de una radio frecuencia (RF) de alta calidad para poder otorgar una conectividad en teléfonos inteligentes que sea estable y satisfactoria, lo que puede estar en conflicto con las metas de los diseñadores quienes buscan crear dispositivos que ofrezcan una forma atractiva y a la vanguardia, factor que deja muy poco espacio para hardware esencial como las antenas.

¿Qué es la radio frecuencia?

Radio frecuencia, o RF, es el “índice de oscilación de las ondas de radio electromagnética en un rango de 3 kHZ a 300 GHz, así como las corrientes alternas que cargan las señales de radio.”

La radio frecuencia muy usada en la industria de la telecomunicación para facilitar la comunicación entre los satélites, los teléfonos inteligentes, los teléfonos inalámbricos, cámaras inalámbricas y radios. También se usa para monitorear y programar marcapasos cardiacos y en la producción de materiales de sellado como la piel, plásticos y madera.

¿Qué papel juega la radio frecuencia en los smartphones de hoy en día?

Los dispositivos móviles como los smartphones contienen una o más antenas de radio que trabajan para transmitir y recibir señales de radio usando la radio frecuencia. La tecnología de los teléfonos celulares trabajan enviando una señal de radio frecuencia del dispositivo a la torre más cercana, que después responde a esa señal asignándole un canal de radio frecuencia disponible sobre la cual se puede recibir y transmitir señal modulada de manera simultánea , lo que permite la transmisión inalámbrica de voz y datos.

Conforme la velocidad de la transmisión de datos que se usa en los dispositivos móviles va creciendo, la demanda de señales de radio frecuencia sigue incrementando lo que presenta un desafío para los fabricantes de teléfonos inteligentes.

Desafíos de la radio frecuencia en los teléfonos inteligentes de siguiente generación

Los fabricantes siguen desarrollando diseños de smartphones con “pantalla completa” en los que destacan las pantallas de extremo a extremo que se combinan con un cambio en cuanto a la proporción estándar actual de 16:9 a uno más angosto de 18:9. Como resultado, el espacio disponible en cada dispositivo para acomodar las antenas esenciales está encogiéndose en casi un 50%.

Además de la reducción de espacio para la instalación de las antenas en estos teléfonos de la siguiente generación, los smartphones más angostos necesitan una mayor cantidad de antenas para poder facilitar los altos índices de datos que requieren los usuarios de hoy en día. La incorporación de la nueva frecuencia 5G, la banda de 600 MHz y múltiples operadores de banda significa que los teléfonos inteligentes del futuro deberán tener entre cuatro y seis antenas en lugar de las dos o cuatro que encontramos comúnmente en los modelos actuales.

Otro aspecto importante a considerar cuando se incrementa el número de antenas en un teléfono inteligente es el consumo de energía – los usuarios esperan que sus dispositivos móviles funcionen todo el día pero el uso de múltiples antenas pueden vaciar rápidamente las baterías de los smartphones.

¿Los líderes en la industria de la radio frecuencia, cómo están resolviendo los desafíos?

Los fabricantes de dispositivos, como los teléfonos inteligentes, que dependen de la radio frecuencia están resolviendo los desafíos que se presentan con dispositivos de pantalla completa o full-screen con un enfoque multifacético que incluye el aumento de antenas en general aumentando la potencia total irradiada (TRP por sus siglas en inglés) y mejorando la sensibilidad de las secuencias de comandos que se usan para transmitir en radio frecuencias.

A los ingenieros en radio frecuencia se les pide que sintonicen cada antena a una frecuencia en específico, y debido a la tendencia hacia teléfonos con varias antenas, involucra un proceso conocido como “impedancia de adaptación” – optimizar antenas adyacentes para transmitir y recibir radio frecuencias al mismo nivel. Parte del desafío de optimizar el funcionamiento de las antenas es tomar en cuenta variables como “la presencia de manos humanas”, que pueden alterar el desempeño de la antena.

Otra solución que se está implementando es un aumento en la salida de potencia de amplificación (PA) que es fundamental para obtener un TRP más alto. Los diseñadores también están usando filtros de baja pérdida para controlar el consumo de energía. Se espera que se implemente el compartimiento de antenas en los diseños de futuros smartphones tanto para reducir la necesidad de varias antenas como para prevenir la degradación del desempeño en los dispositivos full-screen.


 

Fuentes:
https://www.statista.com/statistics/330695/number-of-smartphone-users-worldwide/
https://www.techopedia.com/definition/5083/radio-frequency-rf
https://www.mwrf.com/systems/what-are-top-challenges-facing-smartphone-manufacturers
http://www.antenna-theory.com/definitions/trp.php
https://www.networkworld.com/article/3257825/wi-fi/the-massive-role-of-tiny-antennas.html
https://www.matec-conferences.org/articles/matecconf/pdf/2017/54/matecconf_iceesi2017_01031.pdf