在智能手機(jī)電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，5G RF前端（RFFE）復(fù)雜功能的出現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了一系列新挑戰(zhàn)。在智能手機(jī)的有限空間內(nèi)，對(duì)多個(gè)5G頻率、TDD和FDD的需求，甚至多個(gè)毫米波天線模塊的需求，都促使業(yè)界尋求解決方案，以解決這種復(fù)雜性問(wèn)題。

5G設(shè)計(jì)中應(yīng)用的主要技術(shù)不僅專(zhuān)注在最基礎(chǔ)的硅芯片上，還關(guān)注封裝和組件致密化的進(jìn)步。在這里，我們分析一下具有代表性的第二代5G智能手機(jī)，以觀察RF組件行業(yè)在多大程度上依靠5G RFFE的高級(jí)封裝和組件集成。

三星Galaxy S20系列代表了最新、最復(fù)雜的5G RF前端設(shè)計(jì)。射頻不僅支持傳統(tǒng)的2G / 3G / 4G，而且還支持6 GHz以下和毫米波5G。上面的插圖顯示了位置多樣性幾乎遍及設(shè)備內(nèi)幾乎所有主要PCB的情況下，射頻組件的流行程度。

集成的功率放大器模塊是在深入研究了調(diào)制解調(diào)器和RF收發(fā)器之后的主要RFFE組件，展示了后期5G設(shè)計(jì)的RF致密程度和復(fù)雜性。高通X55調(diào)制解調(diào)器在這里開(kāi)放了FDD 5G支持，因?yàn)槿蜻\(yùn)營(yíng)商以低頻段提供必要的信號(hào)覆蓋范圍來(lái)大規(guī)模部署5G。低頻段PAMiD（具有集成雙工器的功率放大器模塊）對(duì)于5G Galaxy S20是必不可少的，但是這種特殊的Skyworks PAMiD也可以像LTE PAMiD一樣承擔(dān)雙重職責(zé)。通過(guò)增加對(duì)n71 / n5 / n26（5G）的低頻帶支持，Skyworks PAMiD幾乎囊括了所有可能的低頻帶組合。

下面的X射線和化學(xué)解封裝照片重點(diǎn)介紹了支持低頻帶連接所需的各種5G / 4G RF組件；天線開(kāi)關(guān)，濾波器（SAW），雙工器（用于FDD）和功率放大器（上行鏈路）。由于先進(jìn)的封裝和縮小的硅工藝，與以前的類(lèi)似尺寸封裝相比，Skyworks PAMiD現(xiàn)在支持的低頻范圍更多。如果設(shè)計(jì)是離散的，那么這種進(jìn)步水平是控制5G RFFE失控復(fù)雜性的關(guān)鍵，從而造成許多故障點(diǎn)。RFFE的模塊化是下一代無(wú)線技術(shù)的關(guān)鍵。

此外，中高頻段LTE的PAMiD在5G設(shè)計(jì)中將LTE部分模塊化至關(guān)重要。由于大多數(shù)5G部署都是基于NSA的，因此存在錨定LTE信號(hào)至關(guān)重要。在三星Galaxy S20中發(fā)現(xiàn)了來(lái)自Qorvo的中高頻段PAMiD。

5G的真正好處最終會(huì)在越來(lái)越高的頻率下實(shí)現(xiàn)。在這里，我們有適用于Galaxy S20的TDD頻段n41（2.5GHz）的Qualcomm QPM6585 PAMiF（具有集成濾波器的功率放大器模塊）。n41頻段支持北美市場(chǎng)，實(shí)際上被認(rèn)為是“中高頻段”頻率。全球大多數(shù)5G部署都處于n78（3.5GHz）的超高頻段（UHB）頻率。由于5G提供了更大的帶寬覆蓋范圍，因此需要單獨(dú)的PAMiF。

到目前為止，我們已經(jīng)研究了Sub-6GHz 5G / 4G RFFE組件。隨著5G的成熟，預(yù)計(jì)將需要毫米波頻率（24GHz或更高）來(lái)繼續(xù)滿足對(duì)無(wú)線寬帶和容量不斷增長(zhǎng)的需求。在新一代Samsung Galaxy S20 Ultra 5G智能手機(jī)中，除Sub-6 GHz的RFFE外還包括mmWave天線模塊。與Sub-6 GHz的RFFE相比，mmWave天線模塊是RFFE系統(tǒng)集成的終極產(chǎn)品。三星內(nèi)部的Qualcomm QTM525天線模塊包含從相控陣天線一直到RF收發(fā)器的所有內(nèi)容。高集成度的原因與mmWave衰減的性質(zhì)有關(guān)。因此，要捕獲這些非常微弱的信號(hào)，必須縮短整個(gè)mmWave RFFE鏈，以確保連接鏈路預(yù)算內(nèi)的信號(hào)完整性。

5G即將進(jìn)入發(fā)展的第二年。對(duì)于設(shè)備制造商來(lái)說(shuō)，在5G設(shè)備中沒(méi)有其他功能區(qū)域會(huì)比RFFE更復(fù)雜。RFFE組件行業(yè)一直在為這種可能性做準(zhǔn)備，并且通過(guò)高度依賴(lài)先進(jìn)的封裝技術(shù)，OEM可以繼續(xù)在市場(chǎng)所需的同一智能手機(jī)外形尺寸中添加越來(lái)越多的無(wú)線連接支持。
責(zé)任編輯：tzh