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除了Modem 射频也是上网背后的英雄
时间:2018-04-25来源:手机之家

     网络已成为我们生活的组成部分,对于大多数人来说,没有了网络就会六神无主。我们此前在很多文章中都提到了Modem,也就是调制解调器在网络连接上的重要性。实际上,从最早主要用于通话和短信的功能机,到下载速度快于很多家庭网络连接的智能手机,其实还有一个一直默默无闻的英雄——射频


    射频前端(RFFE)是一直以来被忽视的一个部分。相信没有几个普通人知道射频前端到底是什么物,但对于手机行业工作者,一定都会知道RFFE这个听起来就复杂的家伙。


    为什么现在才谈起了RFEE?

  

    正如开头所讲,RFEE一直很重要,而且随着每一代无线宽区域网络(WWAN)技术和(IEEE) 无线网络标准的发展,从2G到5G,从802.11a到ad,RFEE的复杂性也在不断增加。对于“”更高更快”,也更复杂的千兆网络来说,射频前端的重要性就更加不言而喻。


    在过去几年,随着新型应用的诞生,比如从社交应用到打车应用、再到现在的视频直播和在线播放,甚至是VR应用,新型应用软件加快了用户生成内容的生产和消费,推动更快、更一致的下载和上传速度。比如去年大热的VR在今年却冷静了来,很大程度上是因为人们需要移动的、无线缆舒服的VR头盔,能够在线播放内容,而不是用加载存在本地的视频或者是用线缆来传输内容。而要做到实时串流VR内容,是需要千兆级LTE才能做到的。


    而像无人驾驶这样任务关键型的应用,甚至是需要5G的连接能力才能做到。更复杂的应用对连接提出了更大的挑战,也就给RFEE的设计提出了新的难题。因此,为了更好地实现前沿的应用,可以说RFEE的设计非常关键。


    此外,IHS Markit的一份研究报告指出屏幕在5英寸及以上的智能手机2016年出货量占73%, 而一年前只有53%。我们都知道大屏幕会减少续航,这也带动了更大的电池容量设计。这些变化和其他功能的改进共同导致了关键RFFE组件的物理空间减少。与此同时,考虑到大尺寸屏幕对电池续航的影响,RFFE的设计要比以往更重视电源使用效率。


    当LTE刚开始商用,也就是LTE Cat.4的时候,网速只有150Mpbs,而到了今年都在谈论的LTE Cat.16的时候,这个速度已经飙升到了1Gbps。 当千兆LTE与RFFE碰到一起,让RFEE设计的困难将以平方倍的增加,因为RFFE的设计复杂程度标准随着同一设备内发射和接受通道的数量增加而提高,而千兆级LTE实现的关键三要素:1.载波聚合;2. 高阶调制;3. 4X4 MIMO,让千兆级的RFEE成为世上最难的设计。


    为了在成熟的市场中获得竞争优势,OEM厂商面临着来自产品差异化方面越来越大的压力。在过去几年中,类似调制解调器辅助天线匹配调谐解决方案仅体现于高端智能手机设计领域,目前已在各大OEM厂商设计中司空见惯。支持载波聚合所搭载的天线匹配调谐已成为RF前端的重要零部件之一,减少因环境和设计因素造成的干扰和智能手机RF信号的衰减并提升功率效率。如果没有天线匹配调谐技术,仅简单握住智能手机的动作就能恶化射频信号的质量, 智能手机厂商就得更注重选择不会显著影响RF信号质量的设计。


   电源效率是智能手机设计师自产品诞生以来一直关注的问题,除了屏幕,主SOC外,RF前端是电池电量消耗最大部分之一。实现尽可能高效的功率放大器逐渐变得越来越重要并产生了广泛的技术应用如封包跟踪。封包跟踪芯片动态调整功放芯片的功率以达到最大的功放效率。


   高通在其前端套片中提供平均功率(APT)跟踪芯片是另一种用于提高PA效率的技术,高通则是提出了更好的提高APA效率的技术——包络追踪(ET) 。它与平均功率追踪 (APT)相比,能效上更是提升了30% 。但是在最新的一代产品QET4100上,高通已经能够支持高达40MHz的带宽,这对于在上行线路中有2xCA的手机来说至关重要。通过将上行线路的带宽增加一倍,用户可以上传自己的视频,比如360度虚拟现实视频,在高需求的场馆如体育馆中,速度更快。随着用户生成的内容变得越来越普遍,上行载波聚合将带来更好的用户体验。


   IHS Markit预计,到2019年底,5G设备将投入商用,而支持5G技术的举措将进一步给RFFE带来压力。组件供应商将不得不增加对新制式的支持,以及从400MHz到6GHz的更广泛的频带(与移动宽带有关),以及一套额外的编码。如其他核心智能手机ICs如基带一样,RFFE需要提供向后兼容,以支持4G/3G/2G的操作模式。


    如果没有真正的系统级别的专业知识,当前和即将推出的RFFE将使组件供应商更难以阻止RFFE成为设备移动宽带性能的瓶颈。供应商必须提供完整的组件组合,从而为OEM厂商提供不同程度的性能和灵活性,是以满足终端用户的需求。


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