第1頁高通先進(jìn)射頻功能 移動(dòng)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(yùn)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(jì)、通信及連接性能，也反映出手機(jī)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，這些趨勢(shì)、需求反過來催化出更先進(jìn)的移動(dòng)技術(shù)，構(gòu)成一個(gè)良性循環(huán)。

　　在這個(gè)良性循環(huán)中，有多個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，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(dòng)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(jì)合理的射頻前端對(duì)于手機(jī)性能、功能和工業(yè)設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新至關(guān)重要。

　　射頻前端是移動(dòng)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(dòng)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(hào)的中高端產(chǎn)品，以獲得實(shí)時(shí)、高效的連接體驗(yàn)，享受移動(dòng)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(yàn)，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(diǎn)就得益于驍龍835移動(dòng)平臺(tái)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(bào)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(duì)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(yàn)，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(duì)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(yàn)企業(yè)工業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)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(gè)方面。比如用戶很喜歡的金屬機(jī)身，就讓對(duì)信號(hào)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(jì)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(diǎn)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(shì)。屏幕大了功耗也會(huì)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(jì)劃”。

　　瘦身意味著更高的集成度，為了幫助OEM企業(yè)設(shè)計(jì)、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(jí)LTE、LTE-Advanced和4x4 MIMO)的終端提供了一個(gè)零部件數(shù)量較少、設(shè)計(jì)工作簡(jiǎn)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(duì)比可以進(jìn)一步感受到高集成度給主板設(shè)計(jì)帶來的便利。射頻前端的設(shè)計(jì)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(jì)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(duì)不變，而在Cat. 16 設(shè)備中將會(huì)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(jí)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(duì)三星S8+的拆解分析發(fā)現(xiàn)該手機(jī)同時(shí)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(hào)穩(wěn)定性。

　　隨時(shí)隨地連接體驗(yàn)，離不開射頻前端

　　“移動(dòng)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(duì)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(shí)間、穩(wěn)定、流暢的連接體驗(yàn)，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(yàn)。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(gè)技術(shù)。其中主分集天線切換可以在“死亡之握”姿勢(shì)下將信號(hào)切換到手機(jī)上方的分級(jí)天線，避免信號(hào)受到干擾;天線調(diào)諧利用動(dòng)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(dòng)態(tài)適應(yīng)變化的信號(hào)狀況，實(shí)現(xiàn)出色的信號(hào)強(qiáng)度和高能效連接，在移動(dòng)體驗(yàn)期間盡可能保證信號(hào)的穩(wěn)定、高效，避免因?yàn)閳?chǎng)景切換而造成信號(hào)丟失。

　　除此之外，5G的腳步越來越近，預(yù)計(jì)將在2019年底投入商用，屆時(shí)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(duì)射頻前端提出了更高的要求，如果在設(shè)計(jì)時(shí)考慮不全面，那么OEM廠商在推出新設(shè)備時(shí)就會(huì)受到限制。IHS Markit一份射頻前端相關(guān)的報(bào)告中，不僅介紹了高通對(duì)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(duì)于智能手機(jī)的深遠(yuǎn)影響“沒有射頻前端中幾項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，就沒有移動(dòng)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(duì)的就是功耗了。

　　控制功耗，體驗(yàn)升級(jí)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(shí)間，是整個(gè)智能手機(jī)生態(tài)共同的話題。對(duì)此，高通自然不會(huì)讓射頻前端加入“拖后腿”的隊(duì)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(duì)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(dòng)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(shí)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(shí)間提升高達(dá)20%;與此同時(shí)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(hào)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(duì)于電流消耗會(huì)有不同程度的降低。

　　未來將被廣泛應(yīng)用的場(chǎng)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(huì)有所提升，大功率情況下傳導(dǎo)功率的提升會(huì)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(jì)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(dòng)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(chǎng)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(shì)，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(dòng)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(jì)和通信方面有很大的選擇空間與適應(yīng)性。

　　對(duì)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(yàn)，隨時(shí)隨地的娛樂辦公應(yīng)用以及長時(shí)間續(xù)航，以及自在無拘束的移動(dòng)互聯(lián)時(shí)代。射頻前端的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度和對(duì)數(shù)據(jù)流量的多樣支持，讓運(yùn)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(gè)模塊是相輔相成，形成閉環(huán)生態(tài)。如果某一個(gè)環(huán)節(jié)“跟不上節(jié)奏”那么用戶體驗(yàn)就會(huì)出現(xiàn)瑕疵。目前通訊正在向5G時(shí)代過度，屆時(shí)蜂窩IoT也將更多的融入用戶的生活中，對(duì)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(chǎng)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(shì)，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。