隨著智能手機(jī)普及進(jìn)入尾聲，消費(fèi)者對(duì)手機(jī)的品質(zhì)要求越來越高，高端智能手機(jī)迎來爆發(fā)期。但是什么樣的手機(jī)才能稱得上高端智能機(jī)？是取決于外觀還是拍照或者是其他附加功能，這些只能稱得上手機(jī)的“面子”，更重要的是“里子”。高端智能手機(jī)里最大的價(jià)值就是其射頻前端，如果離開了這個(gè)要素，手機(jī)也不過是一塊“板磚”。

射頻前端（RFFE）是移動(dòng)電話的射頻收發(fā)器和天線之間的功能區(qū)域，主要由功率放大器 (PAs) 、低噪聲放大器 (LNAs) 、開關(guān)、雙工器、濾波器和其他被動(dòng)設(shè)備組成。如果沒有適當(dāng)?shù)腞FFE，設(shè)備根本無法連接到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。所以說一個(gè)設(shè)計(jì)合理的RFFE對(duì)于當(dāng)前在手機(jī)性能、功能和工業(yè)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新是至關(guān)重要的。

但是如今，RFFE正面臨著難題，高端智能手機(jī)不斷推陳出新，屏幕越來越大、機(jī)身越來越輕薄等等這些變化導(dǎo)致了關(guān)鍵RFFE組件的物理空間減少。另一方面，不斷增加的頻段、載波聚合需求的加大，以及未來不斷出現(xiàn)的需求如4×4 MIMO，RFFE正在變得越來越復(fù)雜。RFFE廠商迫切需要一個(gè)集成化的解決方案，否則，對(duì)于高端智能手機(jī)，它將會(huì)很難在一個(gè)設(shè)計(jì)中支持如此多的頻段和載波聚合組合。

為了解決這一問題，近年來，多家第三方射頻前端芯片公司一直在努力。但是在高通看來，第三方僅僅擁有一個(gè)或幾個(gè)簡(jiǎn)單的射頻元器件，只能獨(dú)立地工作實(shí)現(xiàn)一些硬件上的功能。但有些技術(shù)，比如包絡(luò)追蹤(Envelope Tracking)、TruSignal天線信號(hào)增強(qiáng)等，必須要與高通的Modem平臺(tái)緊密配合才能實(shí)現(xiàn)最好的性能。

據(jù)悉，高通的整合射頻前端解決方案可以解決一系列相關(guān)問題，具備有一個(gè)高度集成的射頻前端，基本整合了調(diào)制解調(diào)器和天線之間的所有基本組件。

射頻前端是高端智能機(jī)的“幕后英雄”

過去的十年間，手機(jī)行業(yè)經(jīng)歷了從2G、3G，再到4G兩次重大產(chǎn)業(yè)升級(jí)。在4G普及過程中，“五模十三頻”、“五模十七頻”等概念成為手機(jī)廠商重要的宣傳熱點(diǎn)。它不但體現(xiàn)了智能手機(jī)兼容不同通信制式的能力，也是手機(jī)通信性能的核心競(jìng)爭(zhēng)力指標(biāo)。這其中，射頻前端作為核心組件，扮演著極為重要的“幕后英雄”角色。

HIS Markit的報(bào)告指出，自LTE設(shè)備誕生以來，RFFE的復(fù)雜性顯著增加；設(shè)備的其他功能的改進(jìn)也在改善整體用戶體驗(yàn)方面獲得更多的肯定，但是這些改進(jìn)導(dǎo)致了一個(gè)更具挑戰(zhàn)性的RFFE設(shè)計(jì)環(huán)境。

比如，在高端手機(jī)市場(chǎng)，屏幕尺寸正變得越來越大。屏幕在5英寸及以上的智能手機(jī)2016年出貨量占73%。而大屏幕通常會(huì)拖累電池壽命，這也帶動(dòng)了更大的電池容量設(shè)計(jì)。這些變化和其他功能的改進(jìn)共同導(dǎo)致了關(guān)鍵RFFE組件的物理空間減少。與此同時(shí)，考慮到大尺寸屏幕對(duì)電池續(xù)航的影響，RFFE的設(shè)計(jì)要比以往更重視電源使用效率。

隨著每一代無線寬區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(WWAN)技術(shù)的發(fā)展，射頻前端的復(fù)雜性也在不斷增加。4G早期的多模芯片包含16個(gè)頻段，進(jìn)入全球全網(wǎng)通時(shí)代后增加到49個(gè)，3GPP新增加出來的600MHz頻段其編號(hào)已經(jīng)達(dá)到了71。如果再考慮將要納入5G的毫米波頻段，那么頻段數(shù)量還會(huì)增加得更多。載波聚合也是一樣。從最開始的2載波，逐步增加到現(xiàn)在的3-4載波，乃至即將出現(xiàn)的5載波，預(yù)計(jì)2017年將會(huì)提出超過1000個(gè)頻段配置的需求。目前，大部分高端智能手機(jī)都是全網(wǎng)通，即支持多模多頻段。

盡管RFFE的復(fù)雜程度顯著增加，然而設(shè)備PCB上留給此功能區(qū)的空間一直以來卻逐漸減少。在過去的幾年里，高端智能手機(jī)已經(jīng)從僅支持有限的射頻頻段轉(zhuǎn)為單一SKU就支持高達(dá)34個(gè)頻段的智能手機(jī)。為了盡可能在有限的空間容納擴(kuò)展的頻段，RFFE越來越模塊化，比之前集成了更多的PA、濾波器、雙工器、開關(guān)和LNA部件。PCB上元器件密度越來越高，元器件間的干擾逐漸成為一個(gè)不可忽視的問題，如何對(duì)每個(gè)射頻元器件實(shí)施充分有效的隔離挑戰(zhàn)進(jìn)一步加劇。

高通提供完整的射頻前端模塊解決方案

“移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)于射頻前端提出了更高的要求，使得射頻前端在手機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中變得越來越重要。”而高通希望提供整套的解決方案，推動(dòng)射頻前端的發(fā)展。

為此，高通選擇和TDK 公司合作，聯(lián)手成立一家合資公司，將射頻前端（RFFE）模組與射頻濾波器做成完全整合的系統(tǒng)。今年2月，高通發(fā)布了推出一套完整的射頻前端（RFFE）解決方案，使其成為首個(gè)開發(fā)并商用覆蓋數(shù)字調(diào)制解調(diào)器到天線端口的綜合性平臺(tái)的移動(dòng)技術(shù)供應(yīng)商。

據(jù)悉，高通 RF360射頻前端產(chǎn)品系列最新增加的技術(shù)包括高通的首批砷化鎵（GaAs）功率放大器模組（QPA5460、QPA5461、QPA4360和QPA4361），以及下一代TruSignal天線性能增強(qiáng)解決方案（QAT35xx），它們將通過利用調(diào)制解調(diào)器的智能性與系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)出色的射頻性能。

作為高通首批基于GaAs的產(chǎn)品，QPA546x和QPA436x多模多頻功率放大器模組已分別面向包絡(luò)追蹤與平均功率追蹤進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合高、中、低頻功率放大器與高性能開關(guān)，針對(duì)區(qū)域及全球設(shè)計(jì)提供具備出色功效的高度集成模組。QPA5461旨在與QET4100包絡(luò)追蹤器共同工作，是面向高功率用戶設(shè)備操作而優(yōu)化的首款MMPA，將為L(zhǎng)TE TDD網(wǎng)絡(luò)中的終端提供高功效的解決方案。

高通目前的旗艦移動(dòng)平臺(tái)驍龍835、以及于今年5月份推出的驍龍660/630移動(dòng)平臺(tái)都集成了最新的先進(jìn)射頻前端技術(shù)。值得一提的是，其TruSignal天線增強(qiáng)技術(shù)可充分利用載波聚合連接，帶來更穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率，改善室內(nèi)外的覆蓋范圍，以及更流暢的語音或數(shù)據(jù)連接體驗(yàn)。同時(shí)，連接效率的提高也帶來了更長(zhǎng)的電池壽命。

從使用效果上來看，國(guó)產(chǎn)智能手機(jī)一加5已經(jīng)支持了包括載波聚合功能和包絡(luò)追蹤等的高通TruSignal技術(shù)，提升了數(shù)據(jù)傳輸速率、覆蓋、電池壽命、通話質(zhì)量和通話可靠性。

引領(lǐng)5G升級(jí)發(fā)展

高通一直在致力于5G的研發(fā)工作，推動(dòng)5G走向現(xiàn)實(shí)。從射頻前端層面來說，高通全新的解決方案將推動(dòng)智能手機(jī)4G+和5G NR技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)，載波聚合的發(fā)展，包括支持5xCA的Cat 18 LTE，使全球的運(yùn)營(yíng)商更容易利用授權(quán)和無授權(quán)的頻譜，利用許可的輔助接入(LAA)和LTE與無線網(wǎng)絡(luò)之間的天線共享。此外，下行線路的256 QAM和上行線路的64 QAM等更先進(jìn)的調(diào)制，使得移動(dòng)設(shè)備能夠更有效地與網(wǎng)絡(luò)交互。

IHS Markit預(yù)計(jì)，到2019年底，5G設(shè)備將投入商用，而支持5G技術(shù)的舉措將進(jìn)一步給RFFE帶來壓力。組件供應(yīng)商將不得不增加對(duì)新制式的支持，以及從400MHz到6GHz的更廣泛的頻帶(與移動(dòng)寬帶有關(guān))，以及一套額外的編碼。如其他核心智能手機(jī)ICs如基帶一樣，RFFE需要提供向后兼容，以支持4G/3G/2G的操作模式。如果沒有真正的系統(tǒng)級(jí)別的專業(yè)知識(shí)，當(dāng)前和即將推出的RFFE將使組件供應(yīng)商更難以阻止RFFE成為設(shè)備移動(dòng)寬帶性能的瓶頸。供應(yīng)商必須提供完整的組件組合，從而為OEM廠商提供不同程度的性能和靈活性，是以滿足終端用戶的需求。