強攻LTE手機的兩大關鍵：RF MEMS和軟件無線電
來源：電子發(fā)燒友
摘要： 隨著LTE多頻多模智能手機時代的來臨，新一代智能手機要求在2G、3G模式基礎上增加支持LTE模式及相應的工作頻段,，并實現(xiàn)國際漫游的工作頻 段，頻段總量接近40個,。頻段的快速增加引發(fā)內(nèi)部射頻（RF）天線尺寸與功耗過大問題，如何降低天線數(shù)量,、尺寸并增強信號接收性能與頻寬是當前工程師面臨 的問題,。射頻工程師對射頻前端器件提出了更高的要求，促使射頻半導體廠商加速研發(fā)創(chuàng)新RF技術與解決方案,，包括RF MEMS及軟件定義無線電（SDR）、天線頻率調(diào)整等新興技術,，已受到終端設備制造商關注,。
Abstract：
Key words :
隨著LTE多頻多模智能手機時代的來臨，新一代智能手機要求在2G,、3G模式基礎上增加支持LTE模式及相應的工作頻段,，并實現(xiàn)國際漫游的工作頻 段，頻段總量接近40個,。頻段的快速增加引發(fā)內(nèi)部射頻（RF）天線尺寸與功耗過大問題,，如何降低天線數(shù)量、尺寸并增強信號接收性能與頻寬是當前工程師面臨 的問題,。射頻工程師對射頻前端器件提出了更高的要求,，促使射頻半導體廠商加速研發(fā)創(chuàng)新RF技術與解決方案，包括RF MEMS及軟件定義無線電（SDR）,、天線頻率調(diào)整等新興技術,，已受到終端設備制造商關注。
RF MEMS技術提升手機天線性能節(jié)約成本
隨著業(yè)界對RF技術要求的提升,，Qualcomm,、聯(lián)發(fā)科等芯片大廠開始積極強化RF方案，高通更率先推出業(yè)界首款CMOS功率放大器（PA）,，以改善RF 性能與成本,。由于芯片廠商的RF方案優(yōu)勢在于處理器端的信號增強與噪聲消除，對優(yōu)化RF天線尺寸與傳輸功耗的效果依然非常有限,， 業(yè)界開始關注采用 MEMS技術工藝的RF產(chǎn)品,。
RF MEMS是近年來MEMS領域的研究熱點，其基于機械式諧振結構,，只要改變內(nèi)部隔板距離就能使電容流量產(chǎn)生變化,，可免除外部電容與開關等零組件，減輕天線 總體功耗與體積,；此外,，其具備可編程能力,，可支持軟件無線電（SDR）功能，并實現(xiàn)天線頻率調(diào)整,、可調(diào)式阻抗匹配等控制方案,，協(xié)助簡化RF前端模塊 （FEM）設計、增強信號接收性能,、帶寬及減少天線數(shù)量,。由此實現(xiàn)射頻系統(tǒng)的片內(nèi)高集成，消除由分立元件帶來的寄生損耗,，真正做到系統(tǒng)的高內(nèi)聚,，低耦合， 能顯著提高系統(tǒng)的性能,。
射頻微機電系統(tǒng)（MEMS）設計和制造廠商Cavendish Kinetics總裁Dennis Yost表示,，隨著智能型手機頻段的持續(xù)增加，如何提升RF天線性能,，且不影響系統(tǒng)占用空間與耗電量表現(xiàn),，已成為RF器件和手機廠商的產(chǎn)品發(fā)展重點，由此 帶動新一輪RF技術革命,，這為在尺寸和性能都表現(xiàn)優(yōu)異的RF MEMS技術帶來新的機會,。
Yost進一步介紹，采用Cavendish Kinetics RF MEMS持術的LTE手機可望于近期陸續(xù)推出,，目前Cavendish Kinetics正與多家手機制造商緊密合作,，初期將鎖定高端LTE多頻多模手機應用，待逐步達到量產(chǎn)經(jīng)濟規(guī)模后,，再挺進中低端手機市場,。
Yost 預計2014 -2016年RF MEMS技術將快速發(fā)展，包括RF前端模塊的功率放大器,、濾波器（Filter）和雙工器（Duplexer）均可動態(tài)調(diào)整,，進而達成更高效率；另外,，由 于RF MEMS兼容CMOS工藝并支持數(shù)字界面,，未來可能與邏輯芯片進一步結合，實現(xiàn)更高整合度的手機系統(tǒng)解決方案,。 同時RF MEMS因減少周邊器件用量,，整體物料清單（BOM）成本反而比傳統(tǒng)RF設計更低，而且在各種LTE頻段中平均能提高35%傳輸效率,，RF MEMS將成為未來5∼10年手機設計中的關鍵技術之一,。
業(yè)界預計未來四年RF MEMS技術演進圖
軟件無線電（SDR）技術日益成熟 將進駐LTE手機
各 國頻譜規(guī)劃差異以及電信運營商也各自布署FDD或TDD LTE網(wǎng)絡，導致手機天線功能的需求復雜化。芯片商與系統(tǒng)廠商除發(fā)力新興RF技術外,，也開始采用日益成熟的SDR技術,，希望通過軟件編程功能，自動偵測并 切換至用戶所在地的最佳LTE頻段,，以最小幅度的RF硬件變動,，優(yōu)化手機性能。
NVIDIA在Tegra 4i中已率先導入LTE軟件定義調(diào)制解調(diào)器（Modem）,，打響SDR技術在手機RF應用中的第一槍,，目前至少還有二十幾家處理器廠商計劃采用SDR技 術，以協(xié)助系統(tǒng)廠商改善LTE手機天線的尺寸與耗電量,?；蛟S SDR技術將是加速LTE手機上市，并實現(xiàn)全球漫游的關鍵推手之一,。
微處理器 廠商Tensilica創(chuàng)始人Chris Rowen表示,，隨著LTE手機加入多輸入多輸出（MIMO）、載波聚合（Carrier Aggregation）等功能后,，對天線的性能要求更將大幅提升，廠商為兼顧高性能與低功耗,、小尺寸設計,，將采用SDR技術發(fā)展特定基帶RF子系統(tǒng)或增 強型接收器（Turbo Receiver），以滿足LTE,、LTE-Advanced的設計需求,。
通常手機廠商及技術部門對更換設計方案和器件的評估都非常慎重，以免增加投資和產(chǎn)品上市的風險,。近年來傳統(tǒng)的射頻廠商也開始積極研發(fā)創(chuàng)新的RF技術應對多模 多頻的挑戰(zhàn),，RF MEMS、SDR作為在終端應用的新技術,，要讓終端廠商及設計工程師完全接受還需要較長的過程,。但MEMS、SDR技術的諸多優(yōu)勢,，必將成為LTE,、 LTE-Advanced多頻多模手機RF主要參考技術之一。
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