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    名气不显却内藏乾坤 射频前端为何越来越重要?

      [  中关村在线 原创  ]   作者:阿喾

    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Radio Frequency Front-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)。

    射频前端(不发)
    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。

    02 5G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。

    射频前端(不发)
    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。

    射频前端(不发)
    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-Fi 7,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。

    为了实现最佳的射频模组性能,高通重新设计了功率放大器和低噪声放大器,以便其可以高效地协同工作。同时,高通还为终端厂商提供了全面的基带到天线无线解决方案,将功率放大器和低噪声放大器精确集成到单链封装中,使得终端厂商可以根据需求灵活调整Wi-Fi模组的位置,以最大限度的激发射频模组的性能潜力。

    很多人对于高通的认知,更多还是来源于骁龙移动平台,其实高通的射频前端解决方案同样得到了广大厂商的认可。特别是进入5G时代后,考虑到5G复杂性之高,射频设计越简单,对于OEM厂商来说布局就越方便,成本也就越低,而高通方案无疑很好满足了这些需求。

    高通设计了移动行业首个从调制解调器到射频前端的完整解决方案,它支持高通面向5G的宽带包络追踪技术,在极大提升速率和网络覆盖之余,还具有出色能效表现。目前,高通已经将这一技术引入高通骁龙X55、X60以及X65调制解调器及射频系统,极大提升了当下智能手机的长续航和无线连接体验。

    射频前端(不发)
    骁龙X70是全球首个集成AI处理器的5G调制解调器及射频系统

    与此同时,高通将AI应用于调制解调器及射频系统中,利用AI智能地侦测握持手机的手部动作,并动态调谐天线,实现更低的通话掉线率、更快速率、更佳覆盖和更长续航的体验,无疑进一步降低了相应终端的设计难度。

    03 万物互联时代,射频前端成为主角

    一直以来,射频前端芯片主要应用于手机和通讯模块市场、Wi-Fi路由器市场和通讯基站市场等。不过,随着5G、Wi-Fi和物联网技术的发展,将驱动越来越多的行业和企业实现数字化转型,将培育出更多的物联应用场景,从而真正实现万物互联。

    在万物互联大背景下,每一类物联应用都离不开“物-物”相连的关键,这意味着对射频前端技术的需求和挑战也是前所未有的。

    目前的蜂窝数据以及Wi-Fi很难满足各终端间的快速响应、连接,这一直都是困扰终端厂商的一大难题。而想要解决这些高性能的需求,先进的射频连接解决方案必不可少。

    名气不显却内藏乾坤 射频前端为何越来越重要?(不发)
    射频前端的广泛应用

    高通此次推出的全新的射频前端模组正是为此而来,该模组具备极高的灵活性,可以用它和高通FastConnect 7800 Wi-Fi 7/蓝牙无线连接系统、骁龙5G调制解调器及射频系统相结合,用于基于骁龙平台的设备,也可以搭配第三方Wi-Fi和蓝牙芯片组。有了这一全新的模组,厂商就可以以此来快速、低成本地开发Wi-Fi设备,满足用户日益增长的需求。

    与此同时,高通推出全新Wi-Fi 7射频前端模组,不仅适用于智能手机领域,还将广泛应用于包括汽车、扩展现实、PC、可穿戴设备、移动宽带以及物联网终端,覆盖从低复杂度到高复杂度的几乎所有终端类型。

    目前看来,尽管万物互联的时代还没有实现,不过行业变革已经可以预见,在这个过程中,射频前端带来的通信能力的提升将是真正的“润滑剂”,成为推动万物互联时代大门的关键力量。

    最后有话说:

    凭借着领先行业的技术优势,高通5G调制解调器实现了行业领先的性能和体验,加速了5G智能手机的普及,同时也为用户带来了极致的无线连接体验。而在5G技术和应用突飞猛进的同时,与调制解调器配套的射频技术也成为了改变行业、改变用户体验的重要一部分。

    在手机上,骁龙调制解调器与射频技术结合,让手机的网络体验更进一步,让手机支持5G以及Wi-Fi最新的技术,带来更高速更低延时的体验。而面对未来,高通凭借调制解调器和射频前端重新定义连接,在面向汽车、物联网和工业应用等更广阔的市场中将发挥更为关键的作用,让更多智能终端享受到稳定高速的连接体验,加速行业快速迈入万物互联时代。

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