第1頁高通先進(jìn)射頻功能 移動通信又一位幕后英雄

　　智能手機(jī)從2010年爆發(fā)到今天，外觀、性能、續(xù)航等有顯著提升。在容易察覺的變化背后，是用戶無法看到的通信、連接、顯示及運算等技術(shù)的一次次突破。這些無名英雄不僅影響到手機(jī)外觀設(shè)計、通信及連接性能，也反映出手機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢，這些趨勢、需求反過來催化出更先進(jìn)的移動技術(shù)，構(gòu)成一個良性循環(huán)。

　　在這個良性循環(huán)中，有多個關(guān)鍵節(jié)點，射頻前端就是其中之一。如果沒有適當(dāng)?shù)纳漕l前端，終端將無法連接到移動網(wǎng)絡(luò)，手機(jī)基本上相當(dāng)于一塊有屏幕但無法連接網(wǎng)絡(luò)的“板磚”。并且設(shè)計合理的射頻前端對于手機(jī)性能、功能和工業(yè)設(shè)計方面的創(chuàng)新至關(guān)重要。

　　射頻前端是移動電話的射頻收發(fā)器和天線之間的功能區(qū)域，主要由功率放大器 (PAs) 、低噪聲放大器 (LNAs) 、開關(guān)、雙工器、濾波器和其他被動設(shè)備組成，是手機(jī)進(jìn)行通訊、網(wǎng)絡(luò)連接的一道大門。如今用戶選購智能手機(jī)更加傾向于支持全網(wǎng)通、持久續(xù)航、更快網(wǎng)速、更強(qiáng)信號的中高端產(chǎn)品，以獲得實時、高效的連接體驗，享受移動互聯(lián)帶來的便捷。當(dāng)我們享受更加暢快穩(wěn)定的聯(lián)網(wǎng)體驗，卻并很少有人知道除了modem這還與射頻前端的性能與復(fù)雜性密不可分。

　　作為今年上半年最受關(guān)注的旗艦機(jī)型之一，三星蓋樂世S8憑借外觀與性能讓用戶贊嘆不已，這些吸引眼球的賣點就得益于驍龍835移動平臺以及高通先進(jìn)的射頻前端技術(shù)。在IHS Markit發(fā)布的射頻前端報告中拆解了三星蓋樂世S8，并著重提及了高通射頻前端技術(shù)對蓋樂世S8的貢獻(xiàn)。

　　射頻前端與顏值密不可分

　　高顏值、高性能、好體驗，已經(jīng)成功智能手機(jī)的標(biāo)配，也就是說“不僅要靠臉吃飯，還需有才華”!用戶對于智能手機(jī)顏值的執(zhí)著也是苦了很多OEM廠商，要么向同質(zhì)化、大眾審美妥協(xié)，做差異化不明顯的產(chǎn)品;要么就要狠下一番功夫，打造與眾不同的智能手機(jī)。三星S8顯然屬于后者。

　　手機(jī)外觀很考驗企業(yè)工業(yè)設(shè)計，同時還涉及到供應(yīng)鏈、產(chǎn)品規(guī)劃、內(nèi)部布局和硬件配置等多個方面。比如用戶很喜歡的金屬機(jī)身，就讓對信號有一定的影響。高通先進(jìn)的射頻前端支持載波聚合的TruSignal自適應(yīng)天線調(diào)諧和包絡(luò)追蹤技術(shù)，并已經(jīng)應(yīng)用在驍龍800/600系列中，讓OEM廠商在手機(jī)材質(zhì)、內(nèi)部天線布局的選擇上更加靈活，避免設(shè)計問題導(dǎo)致用戶使用期間通訊及連接不穩(wěn)定，保障顏值提升空間。

　　三星蓋樂世S8十分重要的亮點就是——全面屏。喬布斯曾表示智能手機(jī)的最佳尺寸就是3.5英寸，但是如今不到5英寸的手機(jī)都可以歸為“小屏”。用戶需要大屏手機(jī)卻不希望手機(jī)整體尺寸變得過大、過沉，也就是說要在原有基礎(chǔ)上“加量，不加架”，于是高屏占比就成為重要趨勢。屏幕大了功耗也會增加，自然需要大電池，既要擴(kuò)大電池容量又要保證纖薄機(jī)身，就需要在其他的模塊上推廣“瘦身減肥計劃”。

　　瘦身意味著更高的集成度，為了幫助OEM企業(yè)設(shè)計、生產(chǎn)出更優(yōu)秀的產(chǎn)品，高通從源頭著手，提升射頻前端整體集成度，釋放更多空間。例如，高通首批基于GaAs的產(chǎn)品——QPA546x和QPA436x多模多頻功率放大器模組(MMPA)。QPA546x MMPA是支持載波聚合的模組化前端解決方案的一部分，該模組化配置為支持先進(jìn)連接特性(如千兆級LTE、LTE-Advanced和4x4 MIMO)的終端提供了一個零部件數(shù)量較少、設(shè)計工作簡單的解決方案。

　　通過下面這張三星蓋樂世S7 edge與三星蓋樂世S8主板的對比可以進(jìn)一步感受到高集成度給主板設(shè)計帶來的便利。射頻前端的設(shè)計復(fù)雜程度標(biāo)準(zhǔn)隨著同一設(shè)備內(nèi)發(fā)射和接受通道的數(shù)量增加而提高。這通常與射頻前端設(shè)計中使用的天線數(shù)量和支持的空間數(shù)據(jù)流的數(shù)量相關(guān)。三星S6 Edge+和S7 Edge在Cat. 6和Cat 9/12設(shè)備之間，天線架構(gòu)保持相對不變，而在Cat. 16 設(shè)備中將會看到天線數(shù)量的顯著增加。

拆解圖片來源于iFixit

　　三星蓋樂世S8是第一款支持Cat.16 LTE的量產(chǎn)智能手機(jī)，其下行鏈路速率約為千兆比特每秒 (1Gbps) ，與上代旗艦級調(diào)制解調(diào)器支持LTE Cat12 600Mbps的速率相比有了顯著的提高。此外通過對三星S8+的拆解分析發(fā)現(xiàn)該手機(jī)同時使用了來自高通QAT3550和QAT3514的阻抗/孔徑天線調(diào)諧技術(shù)， 以充分提高置于屏幕下方的天線性能。通過部署類似調(diào)制解調(diào)器智能天線調(diào)諧技術(shù)，OEM廠商可以減小天線尺寸，提高整體電源效率和信號穩(wěn)定性。

　　隨時隨地連接體驗，離不開射頻前端

　　“移動便攜的互聯(lián)網(wǎng)入口”是手機(jī)成為最普及智能終端的原因之一。智能手機(jī)對于用戶不僅僅是交流通訊，連接他人的工具，還是生活助手以及娛樂寶庫。

　　為了保障用戶長時間、穩(wěn)定、流暢的連接體驗，高通先進(jìn)的射頻前端同樣功不可沒。蓋樂世S8是首款面向載波聚合使用高通 TruSignal自適應(yīng)天線調(diào)諧技術(shù)的智能手機(jī)，這一技術(shù)將提供室內(nèi)戶外更一致的語音與數(shù)據(jù)體驗。高通最新一代TruSignal天線增強(qiáng)支持主分集天線切換、天線調(diào)諧、高階分集接收等三個技術(shù)。其中主分集天線切換可以在“死亡之握”姿勢下將信號切換到手機(jī)上方的分級天線，避免信號受到干擾;天線調(diào)諧利用動態(tài)天線阻抗調(diào)諧器和若干孔徑天線調(diào)諧器，與集成的高通驍龍LTE調(diào)制解調(diào)器緊密配合，動態(tài)適應(yīng)變化的信號狀況，實現(xiàn)出色的信號強(qiáng)度和高能效連接，在移動體驗期間盡可能保證信號的穩(wěn)定、高效，避免因為場景切換而造成信號丟失。

　　除此之外，5G的腳步越來越近，預(yù)計將在2019年底投入商用，屆時更寬的頻譜范圍(授權(quán)和非授權(quán))、更多的載波聚合、更廣的頻率范圍以及向后兼容的需求等對射頻前端提出了更高的要求，如果在設(shè)計時考慮不全面，那么OEM廠商在推出新設(shè)備時就會受到限制。IHS Markit一份射頻前端相關(guān)的報告中，不僅介紹了高通對三星蓋樂世S8中射頻前端特性的貢獻(xiàn)。更是表明了射頻前端技術(shù)對于智能手機(jī)的深遠(yuǎn)影響“沒有射頻前端中幾項技術(shù)的進(jìn)步，就沒有移動手機(jī)上的4G+和5G新空口(NR)技術(shù)的發(fā)展�！�

　　先進(jìn)的射頻前端技術(shù)保證了連接的穩(wěn)定和高效，接下來要面對的就是功耗了。

　　控制功耗，體驗升級不壓榨電池

　　手機(jī)屏幕尺寸越來越大，性能越來越強(qiáng)，帶給續(xù)航的壓力也就越來越大!如何利用有限的電池容量獲取更持久續(xù)航時間，是整個智能手機(jī)生態(tài)共同的話題。對此，高通自然不會讓射頻前端加入“拖后腿”的隊伍中去，除了通過提高集成度來“節(jié)約”空間外，技術(shù)提升機(jī)優(yōu)化對于續(xù)航的幫助同樣不容忽視。三星蓋樂世S8搭載驍龍X16 LTE 調(diào)制解調(diào)器，支持Cat.16 帶來更快的數(shù)據(jù)傳輸速度、移動設(shè)備更小的占空比和更高效的網(wǎng)絡(luò)交互釋放了網(wǎng)絡(luò)資源，還可以保證更延長的電池續(xù)航時間。

　　據(jù)悉在相同吞吐量下，采用TruSignal天線增強(qiáng)技術(shù)可以讓電池續(xù)航時間提升高達(dá)20%;與此同時高通在其前端套片中提供包絡(luò)追蹤(ET)技術(shù)采用包絡(luò)追蹤技術(shù)，根據(jù)射頻信號的包絡(luò)來調(diào)整給PA供電的電壓，達(dá)到最大的省電效果，提升PA的輸出功率，并解決PA發(fā)熱的問題。在不同頻段對于電流消耗會有不同程度的降低。

　　未來將被廣泛應(yīng)用的場景之一是高功率用戶設(shè)備(HPUE)，跟普通的用戶設(shè)備相比，HPUE的傳導(dǎo)功率會有所提升，大功率情況下傳導(dǎo)功率的提升會導(dǎo)致PA輸出電流增多，包絡(luò)追蹤的效果就非常明顯。另外，HPUE需要很大的PA輸出功率，給PA的設(shè)計也帶來極大的挑戰(zhàn)。高通的包絡(luò)追蹤能夠使PA工作在飽和狀態(tài)下的輸出功率進(jìn)一步提高。

　　如何讓生態(tài)受益？

　　射頻前端作為移動行業(yè)的關(guān)鍵增長領(lǐng)域，據(jù)Mobile Expert數(shù)據(jù)指出，2020年預(yù)估市場規(guī)模將達(dá)到180億美元;2015-2020年年復(fù)合增長率達(dá)到13%。今年年初高通與TDK成立了合資企業(yè)，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手帶來系統(tǒng)和集成等方面優(yōu)勢，并在技術(shù)上更加領(lǐng)先。憑借完整的射頻前端核心技術(shù)組合、先進(jìn)的模塊集成功能、智能調(diào)制解調(diào)器支持系統(tǒng)及創(chuàng)新以及調(diào)制解調(diào)器到天線解決方案，高通能夠提升OEM廠商大規(guī)模移動終端交付的質(zhì)量和效率，三星蓋樂世S8正是其中之一。并且通過先進(jìn)的射頻前端技術(shù)，終端設(shè)備在設(shè)計和通信方面有很大的選擇空間與適應(yīng)性。

　　對于用戶而言，射頻前端技術(shù)的提升保證了高質(zhì)量、可靠穩(wěn)定的通訊及連接體驗，隨時隨地的娛樂辦公應(yīng)用以及長時間續(xù)航，以及自在無拘束的移動互聯(lián)時代。射頻前端的設(shè)計復(fù)雜程度和對數(shù)據(jù)流量的多樣支持，讓運行商和網(wǎng)絡(luò)上的其他設(shè)備也從中受益。

　　正如文章開頭所言，智能手機(jī)終端各個模塊是相輔相成，形成閉環(huán)生態(tài)。如果某一個環(huán)節(jié)“跟不上節(jié)奏”那么用戶體驗就會出現(xiàn)瑕疵。目前通訊正在向5G時代過度，屆時蜂窩IoT也將更多的融入用戶的生活中，對于連接的高效性、穩(wěn)定性和安全性都有更高的追求。目前射頻前端市場已經(jīng)有Broadcom、Skyworks、Qorvo等企業(yè)，但高通憑借在通信領(lǐng)域積累的強(qiáng)大優(yōu)勢，以及其在集成解決方案上的創(chuàng)新力，相信能夠在射頻前端領(lǐng)域大展拳腳。