名气不显却内藏乾坤 射频前端为何越来越重要?

今天 , 当我们谈到智能手机的核心部件时 , 很多人都会想到处理器 , 稍微了解一些的朋友可能还会想到基带 。 这些元器件确实非常重要 , 手机之所以可以“无所不能” , 这些核心元器件起到了决定性作用 , 用户能认识到它们的重要性 , 完全是能够理解的 。
不过 , 并不是所有的部件都这么好运 , 和SoC、基带芯片一样 , 射频前端同样是手机中的核心器件之一 , 但知名度就要差很多了 。 从一台手机组装完成 , 到用户手中 , 再到最后回收 , 走完整个生命周期 , 大多智能手机用户甚至都没听说过它的名字 。
既然说是核心元器件 , 那么说明射频前端还是十分重要的 , 正如汽车离不开变速箱一样 , 手机同样离不开射频前端 , 某种程度上来说 , 如果没有射频前端 , 手机也就失去了作为通信工具的意义 。
01射频前端有什么用?
射频前端英文全称为RadioFrequencyFront-End , 简称RFFE , 它是智能手机等移动通信设备的核心组件 , 起到收发射频信号的作用 。
众所周知 , 手机是通过无线信号进行通信的 , 其中无线通信模块由天线、基带、射频前端等重要部分组成 。 其中射频前端主要元器件包括射频开关(Switch)、射频低噪声放大器(LNA)、射频功率放大器(PA)、双工器(Duplexers)、滤波器(Filter) 。
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射频前端的构成模块
作为移动终端通信的核心组件 , 在整个信号传输的过程中 , 射频前端可以对信号进行变频、放大和过滤 , 从而将其变为“可用”信号 。
举个例子 , 比如当我们拨打电话时 , 此时输入的语音信号会被手机中的基带芯片转化为数字信号、模拟信号 , 这些信号会经由射频芯片调制 , 就会变成射频信号 。
此时用到射频前端的地方就来了 , 传输过程的射频信号需要经由射频前端过滤和放大 , 才能继续传输到基站中 。 接着基带会把信号输送到另外一台手机上 , 信号同样需要经过射频前端过滤和放大 , 然后依次传递给射频芯片和基带 , 最后输出语音完成整个通话 。
可以说 , 如果没有射频前端 , 今天的智能手机就根本无法连接到移动网络 , 就更不用说上网打电话了 , 其重要性可见一斑 。
025G的复杂性和高通解决方案
和手机基带芯片一样 , 随着通信技术的迭代 , 手机射频前端的设计复杂度也在不断提升 。
从移动通信来讲 , 最新的5G射频前端设计必须支持新的、更高带宽的5G频率 , 此外还不能只支持5G , 一定是需要向下兼容4G、3G、2G 。 另一方面 , 手机需要支持更多的频段组合 , 当下一台普通机型都需要支持十几甚至几十个频段 , 这意味着对所需器件数量的需求也会迅速增加 。
三星Galaxy系列在每次移动网络迭代支持的无线频段数量
5G时代到来后 , 智能手机开始追求更加多样化的功能 , 对功耗控制也更严格 , 加之上面所提到的频段增加 , 在手机空间越发紧张的前提下 , 分配给射频前端的PCB板面积却并没有增加 , 反而对手机射频前端设计提出了更高的需求 , 这也促使射频前端模块开始向着L-PAMiD和L-PAMiF等有着较高模块化程度的高度集成式的方向发展 。
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集成化模组示意图
很多业内人士认为 , 模块化是射频前端发展的必然趋势 , 而一些厂商也确实是这样去做的 。 不久前 , 高通推出了全新射频前端模组 , 该模组不仅支持下一代标准Wi-Fi7 , 同时也支持5G网络 , 且支持5G/Wi-Fi并发 , 能够增强网络稳定性和网速表现 。