每一代通信移動技術(shù)的誕生,,都會引發(fā)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的重大變革。5G的高速率,、大連接和低時延等特性,,給射頻前端設計帶來了巨大的挑戰(zhàn),,復雜度成倍增加。
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,,它需要芯片設計企業(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領(lǐng)風騷,。
5G讓設計復雜度量級提升
射頻前端是智能手機里的核心器件之一,主要由四大模塊組成:功率放大器(PA),、開關(guān),、濾波器和低噪聲放大器(LNA)。
射頻前端一方面要擔任無線接收鏈路的先鋒大將,,完成天線開關(guān)調(diào)諧,、濾波、低噪聲信號放大的工作,,并把初步放大處理的信號交給射頻SoC做進一步變頻和數(shù)字化處理,;另一方面,射頻前端也在發(fā)射鏈路端承擔信號的終極守護者角色,,實現(xiàn)信號的濾波和功率放大,,保證信號的發(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,。為了實現(xiàn)對多頻段的支持,濾波器件,、功放和開關(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元器件,。5G時代的到來,,融入了載波聚合、高階調(diào)制,、Massive MIMO等技術(shù),,更讓5G射頻前端的設計復雜度倍增,給方案的成本,、體積,、市場競爭力帶來嚴峻挑戰(zhàn)。
舉個例子,手機每增加一個頻段,,大約需要增加2個濾波器(接收和發(fā)送),,1個功率放大器和1個天線開關(guān)。除頻段數(shù)量大幅增加外,,5G的高頻段使信號處理難度倍增,,系統(tǒng)對濾波器性能也提出了更高要求。對5G而言,,濾波器數(shù)量的需求可能高達百只,。
模組替代分立方案
這時,模組化就成為5G射頻前端理想的設計方案,,所謂模組化是將射頻開關(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計節(jié)省了外圍器件和布板面積,,降低了體積和尺寸,同時提升性能,、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計,,各項數(shù)據(jù)比較下來,通路損耗比業(yè)界平均水平降低15%,、尺寸減小20%,,直接讓手機的通話穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸速度、電池續(xù)航時間,、手機的外觀尺寸有了顯著提升,。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)來自調(diào)試時間,,匹配調(diào)試過程中需要不斷的嘗試不同的電容,、電感、來回焊接元器件,。4G LTE時代,調(diào)試一個LTE頻段需要2-3小時,調(diào)好以后測試又需要花2小時,,也就是說調(diào)好一個LTE頻段需要5個小時,。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,、測試,,得花費多大的人力和時間成本?
模組化方案就不一樣了,,第一步將模塊焊接好,,第二步打開調(diào)試工具,第三步配置軟件,,第四步就直接進行測試了,,幾乎不存在調(diào)試時間。根據(jù)展銳的實驗室數(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廠商的產(chǎn)品開發(fā)時間,,簡化了開發(fā)工作。
射頻前端承擔著終端與基站通信的重要任務,,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)具備全場景通信技術(shù)的芯片設計企業(yè)之一,紫光展銳提供完整的基帶周邊套片,,5G射頻前端相比國內(nèi)大多數(shù)解決方案都更為完整,,提供整個射頻前端所需的有源芯片,且器件齊全,、配套完善,,滿足各類復雜場景對5G的需求,為5G建設“添磚加瓦”,。