CA技術(shù)推動RF元件走向高整合MIPI設(shè)計(jì)

射頻前端天線開關(guān)(Switch)、低雜訊放大器(LNA)模組整合度躍升。載波聚合(CA)已成新一代LTE系統(tǒng)不可或缺的重要技術(shù)，而為達(dá)到同時聚合二到四組不同頻段的目的，并兼顧成本、效能及元件尺寸考量，高整合度且采行動產(chǎn)業(yè)處理器介面(MIPI)的天線開關(guān)、低雜訊放大器模組重要性已與日俱增。

英飛凌射頻及保護(hù)元件/電源管理及多元電子事業(yè)處協(xié)理麥正奇(右)表示，載波聚合技術(shù)的應(yīng)用趨勢將帶動射頻前端元件設(shè)計(jì)朝高整合方向邁進(jìn)。左為英飛凌電源管理及多元電子事業(yè)處經(jīng)理黃正宇。

英飛凌(Infineon)射頻及保護(hù)元件/電源管理及多元電子事業(yè)處協(xié)理麥正奇表示，過去3G時代全球采用的頻段數(shù)量約二十多個，如今邁入LTE時代，電信商采用的頻段數(shù)量總計(jì)上看四十個，且還須兼顧4G對3G系統(tǒng)的向下相容性，讓行動通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更趨復(fù)雜，因此主天線、分集天線(Diversity Antenna)、天線開關(guān)、天線調(diào)諧開關(guān)及低雜訊放大器等射頻元件用量都將大幅增加。

以高階LTE智慧型手機(jī)為例，其支援頻段數(shù)量約十二到十六個，為符合同時于多頻段運(yùn)作的需求，該裝置可能須分別由三組高/中/低頻應(yīng)用的主天線、三組分集天線、一到三組不等的天線開關(guān)/天線調(diào)諧開關(guān)/低雜訊放大器等元件，構(gòu)成射頻前端系統(tǒng)。

即便是中低階智慧型手機(jī)，為了增加行動通訊系統(tǒng)的靈敏度及線性度，采用主天線以外的分集天線設(shè)計(jì)及增加天線開關(guān)、天線調(diào)諧開關(guān)的用量，亦已成了勢不可當(dāng)?shù)某绷鳌?/p>

麥正奇進(jìn)一步指出，除了LTE衍生出的多頻多模需求導(dǎo)致射頻元件用量增加之外，另一個值得關(guān)注的重點(diǎn)，就是因應(yīng)LTE-A及FDD/TDD-LTE融合組網(wǎng)而生的載波聚合技術(shù)趨勢，亦將為射頻前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn);如當(dāng)天線須同時接收二到四組不同聚合頻段的LTE訊號時，要如何讓開關(guān)切換到正確的對應(yīng)頻段，并讓天線調(diào)諧器調(diào)整到最準(zhǔn)確的匹配電路以優(yōu)化天線效能，并簡化復(fù)雜的走線數(shù)量，就成了嚴(yán)峻的設(shè)計(jì)考驗(yàn)。

事實(shí)上，高整合度的射頻前端方案，已成載波聚合應(yīng)用趨勢下的重要解方。英飛凌電源管理及多元電子事業(yè)處經(jīng)理黃正宇表示，射頻前端系統(tǒng)的配置方式 會隨著終端應(yīng)用市場、成本、電池大小、擺放設(shè)計(jì)等考量而呈現(xiàn)多種風(fēng)貌，不過，通常高整合度的封裝方案將更能符合載波聚合的需求，例如將兩個天線開關(guān)封裝于 同一模組內(nèi)，比分離式設(shè)計(jì)方案，可以更小的尺寸同時對應(yīng)到兩組天線，而模組內(nèi)的兩個天線開關(guān)則采獨(dú)立運(yùn)作，并同時輸出兩個不同聚合頻段的訊號至后端的數(shù)據(jù) 機(jī)模組。

另一方面，高整合的低雜訊放大器模組亦為大勢所趨，如英飛凌的低雜訊放大器模組目前即能整合至多四個LTE頻段，以符合載波聚合的應(yīng)用需求;此 外，近日市場上首款LNA多工器模組(LNA Multiplexer Module, LMM)亦已面世，該模組整合一顆低雜訊放大器及天線開關(guān)，以更小的封裝方案媲美三頻低雜訊放大器的效能，更舍棄通用型輸入輸出(GPIO)介面設(shè)計(jì)，改 采MIPI介面，因而可大幅減少系統(tǒng)繞線數(shù)量。

黃正宇分析，隨著載波聚合時代的來臨，射頻前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù) 雜度隨之攀升，亦將加速M(fèi)IPI介面成為射頻前端系統(tǒng)的主流。他透露，過去每個射頻元件須透過三條走線以形成GPIO的控制介面，換言之，若射頻前端系統(tǒng) 有八個天線開關(guān)，則至少須設(shè)計(jì)八組GPIO介面;而MIPI介面則只須一組走線，即可相容于所有射頻元件，不僅能減少I/O介面及接腳(Pin)數(shù)量，亦 讓PCB繞線更容易，也因此現(xiàn)今許多射頻元件商已加速開發(fā)MIPI介面方案，以進(jìn)一步簡化載波聚合射頻前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度。