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LTE頻段多,3G/4G手機RF射頻前端如何破?

作者: 時間:2013-07-15 來源:網(wǎng)絡 收藏

為了實現(xiàn)超小的尺寸和更快的上市時間,手機制造商希望采用采用經(jīng)過驗證和測試的集成無線電模塊,和小尺寸、簡化的RF硬件方案,為其他高端功能節(jié)省空間。所以復雜的RF前端模擬、數(shù)字和高頻電路需要達到更高級別的集成。而且,更多傳統(tǒng)的高頻功能將由數(shù)字電路來處理。對于模擬功能的集成,對策一般是使用多模多頻段工作的,即以1~2個功放,完成以前6個功放同樣的功能。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/259780.htm

在手機應用上,有源的頻段比較多,每一頻段都要若干個放大器支持,所以有很多頻段的時候需要放很多。如何集成這些不同頻段和制式的功率放大器是業(yè)界一直在研究的重要課題。

目前有兩種方案:一種是融合架構,將不同頻率的射頻功率放大器PA集成;另一種架構則是沿信號鏈路的集成,即將PA與雙工器集成。兩種方案各有優(yōu)缺點,適用于不同的手機。融合架構,PA的集成度高,對于3個以上頻帶巨有明顯的尺寸優(yōu) 勢,5-7個頻帶時還巨有明顯的成本優(yōu)勢。缺點是雖然PA集成了,但是雙工器仍是相當復雜,并且PA集成時有開關損耗,性能會受影響。而對于后一種架構,性能更好,功放與雙功器集成可以提升電流特性,大約可以節(jié)省幾十毫安電流,相當于延長15%的通話時間。所以,業(yè)內(nèi)人士的建議是,大于6個頻段時(不算 2G,指3G和4G)采用融合架構,而小于四個頻段時采用PA與雙工器集成的方案PAD。目前TriQuint可提供兩種架構的方案,RFMD主要偏向于融合PA的架構,Skyworks偏向于多頻PAD方案。


頻段多,3G/4G手機RF如何破?

而在簡化4G射頻設計的過程中,兩個趨勢也越來越明顯的顯示出來:

第一個趨勢:多頻多模放大器(MMPA)

目前智能手機面臨15種制式、12-13個頻段共存的局面。能否把PA做成寬頻,把這些頻段都覆蓋了。原則上1G附近,即800M,850M,900M附近,甚至700M,可以共用一條鏈路。2G附近,1.8G、1.9G、2.1G、2.4G、2.6G,可以做1個或者2個PA,把這些頻段都覆蓋了。MMPA將會是一個新的高成長市場,其最大商機是中、高端智能手機,這類手機使用大量頻帶和模式來確保漫游期間的語音和數(shù)據(jù)服務可用性。比如,TriQuint的MMPA,配有一個具有低和高功率模式增益狀態(tài)的WCDMA功率放大器,在整個范圍的操作條件下最大限度地提高通話時間。每款與一個耦合器和頻帶分布開關完全匹配,是當今小型數(shù)據(jù)功能手機的理想選擇。此5x7 mm、高度集成的模塊提供了一個超小的外形尺寸,縮小產(chǎn)品的整體面積 同時減少外部元件數(shù)量、減少組裝成本、加快產(chǎn)品上市時間。

第二個趨勢:特殊性能的濾波器

濾波器是機械波的裝置,不能調(diào)頻率不像PA,可以調(diào)到2.1G,可以調(diào)到1.8G。原則上每個頻率都要一個濾波器。下濾波器數(shù)量增加非常多,而且不同頻道之間的距離非常小,相互干擾,相互限制,對濾波器性能提出更高的要求。共存濾波器,特別是TD-寬頻下很有挑戰(zhàn)性。濾波器技術方面出現(xiàn)了一些創(chuàng)新,其中一種新技術叫體聲波(BAW),不同于以往的聲表面波(SAW)。BAW的特性在于更低的插入損耗、更陡峭的斜坡曲線、更有效的近頻抑制,以及更優(yōu)異的體積以及它的能量密度(單位面積傳輸?shù)哪芰浚M而提升產(chǎn)品性能。比如,TriQuint利用BAW技術的優(yōu)勢來支持以下頻帶:頻帶3、頻帶7、頻帶25、頻帶38、頻帶40、頻帶41以及Wi-Fi共存濾波器。

從上文可以看出,RF前端的集成趨勢帶來如下挑戰(zhàn):

一:如何保持現(xiàn)在用分立方案實現(xiàn)的所有電性能參數(shù)。如果性能大打折扣,集成就沒有意義了。
二:如何提供更高的線性度和效率。
三:如何提供相應的集成和工藝新技術,包括GaAsBiHEMT、倒裝芯片模塊等。
四:如何解決附加頻段對濾波器提出的挑戰(zhàn)。
五:如何保持合理的成本

解決辦法唯有各個擊破。業(yè)內(nèi)人士表示:“只有使用先進的技術資源、積累多年的放大器設計經(jīng)驗以及創(chuàng)新和可靠的設計技術,才可能開發(fā)‘改變游戲規(guī)則’的解決方案。”



對于成本問題,可通過以下三方面來解決:一是將芯片做小,不過PA是大功率器件,做小后散熱很難,而采用砷化稼工藝的能量密度比 LDMOS工藝的高、更有優(yōu)勢。二是制程突破,應用于手機的PA一般采用6英寸晶圓,其他領域是4英寸,如果手機用PA全部采用6英寸晶圓,成本將會進一步下降。三是用戶量,如果需求量大的話,則測試封裝成本都會隨之下降。

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關鍵詞: 射頻前端 LTE PA

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