手機射頻技術和手機射頻模塊基礎解讀

　　手機射頻模塊RF收發器

　　收發器是手機射頻的核心處理單元，主要包括收信單元和發信單元，前者完成對接收信號的放大，濾波和下變頻最終輸出基帶信號。通常采用零中頻和數字低中頻的方式實現射頻到基帶的變換;后者完成對基帶信號的上變頻、濾波、放大。主要采用二次變頻的方式實現基帶信號到射頻信號的變換。當射頻/中頻(RF/IF)IC接收信號時，收信單元接受自天線的信號(約800Hz～3GHz)經放大、濾波與合成處理后，將射頻信號降頻為基帶，接著是基帶信號處理;而RF/IFIC發射信號時，則是將20KHz以下的基帶，進行升頻處理，轉換為射頻頻帶內的信號再發射出去。

　　前些年收發器領域廠家分為兩大類，一類是依托基頻平臺，將收發器作為平臺的一部分，如高通、NXP、飛思卡爾和聯發科。這是因為收發器與基頻的關系非常密切，兩者通常需要協同設計。另一類是專業的射頻廠家，不依靠基頻平臺來拓展收發器市場，如英飛凌、意法半導體、和Skyworks。

　　隨著收發器向集成化和多?；l展，單模的收發器已經完全集成到基頻里。不同頻段和制式的射頻前端器件也一直在以不同的方式集生產。分立的RF收發器越來越少見。

　　手機射頻前端模塊(FEM)

　　前端模塊集成了開關和射頻濾波器，完成天線接收和發射的切換、頻段選擇、接收和發射射頻信號的濾波。在2GHz以下的頻段，許多射頻前端模塊以互補金屬氧化物半導體 (CMOS)、雙極結型晶體管 (BJT)、硅鍺 (SiGe)或Bipolar CMOS等硅集成電路制程設計，逐漸形成主流。由于硅集成電路具有成熟的制程，足以設計龐大復雜的電路，加上可以與中頻與基頻電路一起設計，因而有極大的發展潛力。其它異質結構晶體管亦在特殊用途的電路嶄露頭角;然而在5GHz以上的頻段，它在低噪聲特性、高功率輸出、功率增加效率的表現均遠較砷化鎵場效晶體管遜色，現階段砷化鎵場效晶體管制程仍在電性功能的表現上居優勢。射頻前端模塊電路設計以往均著重功率放大器的設計，追求低電壓操作、高功率輸出、高功率增加效率，以符合使用低電壓電池，藉以縮小體積，同時達到省電的要求。功率增加效率與線性度往往無法兼顧，然而在大量使用數字調變技術下，如何保持良好的線性度，成為必然的研究重點。

　　比如，2013年初出現的高集成智能手機前端模塊，除了覆蓋傳統的GSM850、900、1800和1900 MHz頻段以外，還涵蓋WCDMA 第1、2、4和5頻段，以及LTE第2、4、5和17頻段。除三個聲表面波濾波器和五個雙工器以外，該模塊還包含頻段選擇開關和解碼器，同時在天線輸出端還帶有可防護高達4 kV的ESD保護電路。

　　手機RF模塊發展趨勢

　　隨著手機制造商繼續開發支持更多的頻段和精簡射頻架構的手機，將3G手機中使用的GSM、EDGE、WCDMA和HSPA等多種頻段和空中接口模塊整合在一個高度集成、經過優化的RF模塊中，已經成為3G手機設計射頻方案的首選。

　　手機中的射頻(RF)前端將越來越多地采用集成模塊，因為它可以使子系統簡化、成本下降和尺寸縮小，為手機增加新功能、節省提供空間，并為實現單芯片前端解決方案創造條件。隨著前端模塊(FEMs)到射頻(RF)收發器模塊相繼投入使用，手機RF前端的整合之路一直在持續發展。事實上，早在RF收發器采用直接轉換或零中頻(ZIF)架構(先消除中頻段，隨后消除IF聲表面波濾波器)的時候，前端集成就已經開始了。隨著收發器架構的演進，外部合成元件(即電壓控制振蕩器和鎖相環)已經被直接集成在收發器的芯片中。高集成度實現了成本的降低以及電路板尺寸的減小。向高集成度發展的趨勢沒有任何停止的跡象。不過，由于集成的途徑非常多，因此在設計時必須仔細加以考慮。

　　高通推出PA，完善其平臺化手機解決方案就是一個集成化的例子。此前手機平臺方案主要包括手機基帶芯片、應用處理器、射頻芯片、電源管理以及連接芯片，PA沒有在平臺方案內，而是有其單獨的供應商。高通推出PA，更多的是想使其解決方案更趨‘平臺化’。

　　近幾年來，聚焦射頻(RF)技術，提供射頻模塊最新動態的網站也越來越多。比如mouser 2013年初推出的射頻無線技術網站：http://www.mouser.cn/applications/rf-wireless-technology/幫助設計工程師挑選無線電頻率經驗證的最新集成解決方案和即插即用模塊，并即時為現有應用增加無線功能。該解決方案中心匯聚了來自Skyworks、Murata、Panasonic和TexasInstruments等業界領先的制造商提供的最新射頻模塊。這些射頻解決方案同時按頻率范圍(1GHz以下、1-5GHz和5GHz以上)和協議(藍牙、ZigBee、Wi-Fi和GPS)兩種方式分類。