淺談5G射頻前端的模組替代分立方案

每一代通信移動(dòng)技術(shù)的誕生，都會(huì)引發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的重大變革。5G 的高速率、大連接和低時(shí)延等特性，給射頻前端設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，復(fù)雜度成倍增加。

一款優(yōu)秀的 5G 射頻前端，需要的不只是切換通路的增加以及更多頻段的支持，它需要芯片設(shè)計(jì)企業(yè)跳出原有的思路，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，才能在新的通信浪潮里獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。

5G 讓設(shè)計(jì)復(fù)雜度量級(jí)提升

射頻前端是智能手機(jī)里的核心器件之一，主要由四大模塊組成：功率放大器（PA）、開(kāi)關(guān)、濾波器和低噪聲放大器（LNA）。

射頻前端一方面要擔(dān)任無(wú)線(xiàn)接收鏈路的先鋒大將，完成天線(xiàn)開(kāi)關(guān)調(diào)諧、濾波、低噪聲信號(hào)放大的工作，并把初步放大處理的信號(hào)交給射頻 SoC 做進(jìn)一步變頻和數(shù)字化處理；另一方面，射頻前端也在發(fā)射鏈路端承擔(dān)信號(hào)的終極守護(hù)者角色，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的濾波和功率放大，保證信號(hào)的發(fā)射質(zhì)量。

在 5G 通信誕生之前，主流射頻前端大都采用分立器件方案。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多頻段的支持，濾波器件、功放和開(kāi)關(guān)的數(shù)量不斷增加，再加上外圍匹配電路，方寸之間就要容納上百個(gè)元器件。5G 時(shí)代的到來(lái)，融入了載波聚合、高階調(diào)制、Massive MIMO 等技術(shù)，更讓 5G 射頻前端的設(shè)計(jì)復(fù)雜度倍增，給方案的成本、體積、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

舉個(gè)例子，手機(jī)每增加一個(gè)頻段，大約需要增加 2 個(gè)濾波器（接收和發(fā)送），1 個(gè)功率放大器和 1 個(gè)天線(xiàn)開(kāi)關(guān)。除頻段數(shù)量大幅增加外，5G 的高頻段使信號(hào)處理難度倍增，系統(tǒng)對(duì)濾波器性能也提出了更高要求。對(duì) 5G 而言，濾波器數(shù)量的需求可能高達(dá)百只。

模組替代分立方案

這時(shí)，模組化就成為 5G 射頻前端理想的設(shè)計(jì)方案，所謂模組化是將射頻開(kāi)關(guān)、低噪聲放大器、濾波器、功率放大器等分立器件集成到一個(gè)模組里，從而提高集成度和性能，并使體積小型化。

高集成度的模組化設(shè)計(jì)節(jié)省了外圍器件和布板面積，降低了體積和尺寸，同時(shí)提升性能、降低成本，縮短終端產(chǎn)品的工程化周期。

比如，紫光展銳 5G 射頻前端解決方案采用模組化設(shè)計(jì)，各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較下來(lái)，通路損耗比業(yè)界平均水平降低 15%、尺寸減小 20%，直接讓手機(jī)的通話(huà)穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸速度、電池續(xù)航時(shí)間、手機(jī)的外觀(guān)尺寸有了顯著提升。功耗方面，相同功率下，展銳的功率放大器比競(jìng)品功耗降低 4%，領(lǐng)先于業(yè)界平均水平。

分立器件方案的另一大挑戰(zhàn)來(lái)自調(diào)試時(shí)間，匹配調(diào)試過(guò)程中需要不斷的嘗試不同的電容、電感、來(lái)回焊接元器件。4G LTE 時(shí)代，調(diào)試一個(gè) LTE 頻段需要 2-3 小時(shí)，調(diào)好以后測(cè)試又需要花 2 小時(shí)，也就是說(shuō)調(diào)好一個(gè) LTE 頻段需要 5 個(gè)小時(shí)。展銳 5G 射頻前端解決方案支持 N77、N78、N79、N41、N28 和 N1 等 5G 全球主流頻段，想想看，如果采用分立方案，完成所有這些頻段的調(diào)試、測(cè)試，得花費(fèi)多大的人力和時(shí)間成本？

模組化方案就不一樣了，第一步將模塊焊接好，第二步打開(kāi)調(diào)試工具，第三步配置軟件，第四步就直接進(jìn)行測(cè)試了，幾乎不存在調(diào)試時(shí)間。根據(jù)展銳的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)， 5G 射頻前端方案一般僅需 1 刻鐘就能完成一輪全面測(cè)試，大大提高了生產(chǎn)力，使展銳 5G 射頻前端方案的交付周期比業(yè)界平均水平少 20%，大大縮短了 OEM 廠(chǎng)商的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間，簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)工作。

射頻前端承擔(dān)著終端與基站通信的重要任務(wù)，是 5G 產(chǎn)業(yè)鏈里的核心環(huán)節(jié)之一，作為全球極少數(shù)具備全場(chǎng)景通信技術(shù)的芯片設(shè)計(jì)企業(yè)之一，紫光展銳提供完整的基帶周邊套片，5G 射頻前端相比國(guó)內(nèi)大多數(shù)解決方案都更為完整，提供整個(gè)射頻前端所需的有源芯片，且器件齊全、配套完善，滿(mǎn)足各類(lèi)復(fù)雜場(chǎng)景對(duì) 5G 的需求，為 5G 建設(shè)“添磚加瓦”。
編輯：hfy