LTE頻段多，3G/4G手機RF射頻前端如何破？

為了實現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，為其他高端功能節省空間。所以復雜的RF前端模擬、數字和高頻電路需要達到更高級別的集成。而且，更多傳統的高頻功能將由數字電路來處理。對于模擬功能的集成，對策一般是使用多模多頻段工作的PA，即以1～2個功放，完成以前6個功放同樣的功能。

在手機射頻前端應用上，有源PA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PA。如何集成這些不同頻段和制式的功率放大器是業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 勢，5-7個頻帶時還巨有明顯的成本優勢。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，大約可以節省幾十毫安電流，相當于延長15%的通話時間。所以，業內人士的建議是，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。

LTE頻段多，3G/4G手機RF射頻前端如何破？

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據服務可用性。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，是當今小型數據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，縮小產品的整體面積 同時減少外部元件數量、減少組裝成本、加快產品上市時間。

第二個趨勢：特殊性能的濾波器

濾波器是機械波的裝置，不能調頻率不像PA，可以調到2.1G，可以調到1.8G。原則上每個頻率都要一個濾波器。LTE下濾波器數量增加非常多，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-LTE寬頻下很有挑戰性。濾波器技術方面出現了一些創新，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，以及更優異的體積以及它的能量密度（單位面積傳輸的能量），進而提升產品性能。比如，TriQuint利用BAW技術的優勢來支持以下頻帶：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：

一：如何保持現在用分立方案實現的所有電性能參數。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。
五：如何保持合理的成本

解決辦法唯有各個擊破。業內人士表示：“只有使用先進的技術資源、積累多年的放大器設計經驗以及創新和可靠的設計技術，才可能開發‘改變游戲規則’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。