科普 | 全面革新的5G射频前端

每一代通信移动技术的诞生，都会引发相关产业的重大变革。5G的高速率、大连接和低时延等特性，给射频前端设计带来了巨大的挑战，复杂度成倍增加。

一款优秀的5G射频前端，需要的不只是切换通路的增加以及更多频段的支持，它需要芯片设计企业跳出原有的思路，充分发挥创新能力，才能在新的通信浪潮里独领风骚。

5G让设计复杂度量级提升

射频前端是智能手机里的核心器件之一，主要由四大模块组成：功率放大器（PA）、开关、滤波器和低噪声放大器（LNA）。

射频前端一方面要担任无线接收链路的先锋大将，完成天线开关调谐、滤波、低噪声信号放大的工作，并把初步放大处理的信号交给射频SoC做进一步变频和数字化处理；另一方面，射频前端也在发射链路端承担信号的终极守护者角色，实现信号的滤波和功率放大，保证信号的发射质量。

在5G通信诞生之前，主流射频前端大都采用分立器件方案。为了实现对多频段的支持，滤波器件、功放和开关的数量不断增加，再加上外围匹配电路，方寸之间就要容纳上百个元器件。5G时代的到来，融入了载波聚合、高阶调制、Massive MIMO等技术，更让5G射频前端的设计复杂度倍增，给方案的成本、体积、市场竞争力带来严峻挑战。

举个例子，手机每增加一个频段，大约需要增加2个滤波器(接收和发送)，1个功率放大器和1个天线开关。除频段数量大幅增加外，5G的高频段使信号处理难度倍增，系统对滤波器性能也提出了更高要求。对5G而言，滤波器数量的需求可能高达百只。

模组替代分立方案

这时，模组化就成为5G射频前端理想的设计方案，所谓模组化是将射频开关、低噪声放大器、滤波器、功率放大器等分立器件集成到一个模组里，从而提高集成度和性能，并使体积小型化。

高集成度的模组化设计节省了外围器件和布板面积，降低了体积和尺寸，同时提升性能、降低成本，缩短终端产品的工程化周期。

比如，紫光展锐5G射频前端解决方案采用模组化设计，各项数据比较下来，通路损耗比业界平均水平降低15%、尺寸减小20%，直接让手机的通话稳定性和数据传输速度、电池续航时间、手机的外观尺寸有了显著提升。功耗方面，相同功率下，展锐的功率放大器比竞品功耗降低4%，领先于业界平均水平。

分立器件方案的另一大挑战来自调试时间，匹配调试过程中需要不断的尝试不同的电容、电感、来回焊接元器件。4G LTE时代，调试一个LTE频段需要2-3小时，调好以后测试又需要花2小时，也就是说调好一个LTE频段需要5个小时。展锐5G射频前端解决方案支持N77、N78、N79、N41、N28和N1等5G全球主流频段，想想看，如果采用分立方案，完成所有这些频段的调试、测试，得花费多大的人力和时间成本？

模组化方案就不一样了，第一步将模块焊接好，第二步打开调试工具，第三步配置软件，第四步就直接进行测试了，几乎不存在调试时间。根据展锐的实验室数据， 5G射频前端方案一般仅需1刻钟就能完成一轮全面测试，大大提高了生产力，使展锐5G射频前端方案的交付周期比业界平均水平少20%，大大缩短了OEM厂商的产品开发时间，简化了开发工作。

射频前端承担着终端与基站通信的重要任务，是5G产业链里的核心环节之一，作为全球极少数具备全场景通信技术的芯片设计企业之一，紫光展锐提供完整的基带周边套片，5G射频前端相比国内大多数解决方案都更为完整，提供整个射频前端所需的有源芯片，且器件齐全、配套完善，满足各类复杂场景对5G的需求，为5G建设“添砖加瓦”。