隨著射頻前端 (RFFE) 的復雜性不斷升高，插入損耗和鏈路預算也將增加。另外，HPUE/2 級功率要求也會增加設計的復雜性。此處是設計人員需要了解的內容，以便能為即將推出的移動設備設計出可靠的 RF 前端。

為了解該難題的其他方面，我請教了 Qorvo 的技術營銷部門總監(jiān) Ben Thomas，并且就這一點對于實現手機接收和發(fā)射的射頻 (RF) 解決方案具有什么意義詢問了他的看法。對于濾除不斷增長的頻段以及添加至手機上的多個天線，我們可以有何期望？下一代智能手機如何才能達到所需的千兆速度？

Thomas 表示，Qorvo 認為隨著 5G 時代的到來，全球范圍內移動數據的使用方式將出現根本性的轉變。對于全新一代技術，流視頻是娛樂、信息等方面的新基準。

以下是當今影響智能手機制造商的一些實時問題。Qorvo 正在解決多個關鍵難題以幫助手機 OEM 廠商應對 RF 復雜性：

?符合快速變化的標準，包括載波聚合和 MIMO

?平衡尺寸與性能

?通過濾波器和多路復用器實現載波聚合組合

?為高端和中端智能手機提供 RFFE 備選解決方案

Qorvo 目前具有一個由多模塊組成的 2017 RF Fusion 解決方案，

可針對業(yè)界旗艦級智能手機實現全局載波聚合 (CA) 頻段覆蓋，且尺寸小巧（圖 1）。

圖 1 2017 RF Fusion LTE 解決方案（圖片由 Qorvo 提供）

當然，它們的線路圖已經擴展至 2018 年，屆時會在平昌奧運會上展示許多早期 5G 架構（圖 2）。

圖 2 擴展至 2018 年的 RF Fusion 線路圖（圖片由 Qorvo 提供）

所面臨的挑戰(zhàn)是智能手機領域具有一些設計目標和優(yōu)先級不同的類別。兩種重要的類別包括專為超級區(qū)域/全球使用而設計的旗艦級手機，以及為區(qū)域使用而設計的中端和入門級手機。

在超級區(qū)域/全球能力手機中，需要 RFFE 高度集成。需要多個頻段和上行和下行載波聚合組合，以適應不同的性能需求。由于手機小巧，外形尺寸纖薄，因此需要充分利用空間以便能裝入電池和多個天線，從而帶來了額外的挑戰(zhàn)。Qorvo 針對此類手機提供了 RF Fusion 解決方案，可集成所有要求的必要發(fā)射/接收功能，包括主要頻段。該解決方案包含三種模塊化解決方案，實現高、中、低頻段頻譜區(qū)域全覆蓋。各模塊都集成了功率放大器 (PA)、開關和濾波器。圖 3 所示為高頻段模塊框圖示例。三星 Galaxy S7 電子產品拆解圖 ，內部為 QM78064，含物料清單 (BOM)。

圖 3 Qorvo 的 RF Fusion QM78064 高頻段模塊，它同時支持 FDD-LTE（帶有集成頻段 7 雙工器）和 TDD-LTE（頻段 40 和 41），并搭載一個支持 20 MHz + 20 MHz 上行載波聚合的寬帶 B41 Lowdrift 體聲波 (BAW) 濾波器。另外，還有一個天線開關，可支持包絡跟蹤 (ET) 和平均功率跟蹤 (APT)，以提高發(fā)射功率放大器的效率，從而提升功效并幫助延長電池壽命。（圖片由 Qorvo 提供）

另一個可降低損耗的領域是消除多數傳統(tǒng)設計架構上使用的冗余板載匹配。功率放大器和集成雙工器 (PAMiD) 架構能“直接”匹配濾波器，同時降低接收 (RX) 和發(fā)射 (TX) 通道的匹配損耗，高達 0.5 dB（圖 4）。

圖 4RF Fusion 架構可消除冗余板載匹配，因此能改善 TX 和 RX 損耗，高達 0.5 dB。（圖片由 Qorvo 提供）

在中高頻段（最難處理的頻段）中使用體聲波固載諧振器 (BAW-SMR) 濾波器技術，因為載波聚合是智能手機中的優(yōu)化設計技術。如需了解有關 RF 濾波器的更多信息，請查看 RF 濾波器技術傻瓜書。

在向 1 Gb/s 目標邁進時，智能手機需要更多的移動數據。所面臨的挑戰(zhàn)是嚴峻的，但是本行業(yè)已準備好迎接挑戰(zhàn)。全球運營商不斷向頻段添加更多所分配的頻譜，因此智能手機需要能夠處理這些新頻段。其中許多頻段因支持多載波操作而結合在一起，這使得智能手機可同時在多載波頻率上工作。

另外，MIMO 可使新手機實現同步數據流，因而顯著增加了 RF 的復雜性。這種復雜性只會不斷增加，而添加更高階的調制也僅會增加 RF 設計的難度。

Ben Thomas 表示，Qorvo 甚至可以采用其基礎設施與國防產品 (IDP) 業(yè)務中的創(chuàng)新技術，包括毫米波技術中的固態(tài)設計和相關功率放大器，以及國防用低噪音放大器 (LNA)。

開發(fā)的下一階段將納入歐洲、中國、日本和韓國。為實現這一目標，在 2017 年 1 月下旬，Qorvo 成為首個加入中國移動 5G 創(chuàng)聯中心的 RF 供應商。

他們還在近期推出采用 GaN-on-SiC 和 GaA 工藝的四款適用于 5G 基站的 28 GHz RF 解決方案。這些產品包括一個移相器、兩個發(fā)射放大器、一個功率放大器。最近，他們在 2017 年 6 月推出了首款 39 GHz 雙通道 GaN 前端模塊。

隨著 2018 年奧運會和 2020 年東京奧運會的臨近，RF 電子器件激動人心的時刻即將到來，這將是 5G 邁向符合擬定標準的全部功能的拐點。

作者：Steve Taranovich 是 EDN 的一位高級技術編輯，具有 45 年的電子行業(yè)從業(yè)經驗。