5G手机，为什么射频前端愈发重要？( 二 ) 来源：内容由半导体行业观察

为什么要这么复杂？
为了实现一代又一代网络和用户体验的数量级改进，需要更多的无线电频谱。但令人不快的事实是， RF前端设计无法随着对电话无线电需求的增加而有效扩展。由于频谱是一种稀缺资源，政府必须对射频频谱进行配给，从而造成当今大多数蜂窝网络无法满足5G的预期需求。
毫米波技术是一种解决方案，但它的传播效果不佳，因此RF设计人员不能仅仅依靠它来解决频谱紧缩问题。他们需要解决最广泛的RF支持，并构建有史以来引入消费设备的最强大的蜂窝无线电设计。
从低于6GHz到毫米波，现代无线电和天线设计必须使用和支持所有可用频谱。并且由于频谱持有不一致，频分双工和时分双工功能必须结合在单个射频前端设计中。此外，通过绑定不同频率的频谱来帮助增加虚拟带宽管道的载波聚合增加了RF前端的要求和复杂性。
此外，无线局域网和Wi-Fi不断发展的功能增加了另一层复杂性，因为蜂窝和Wi-Fi信号必须分开，否则会有大量RF干扰的风险。最新的Wi-Fi6E标准增加了6GHz频谱。因此，射频前端必须具有先进的滤波技术，以避免射频信号重叠。
由于5G中RF需求呈指数级增长，智能手机RF前端设计变得如此复杂。今天的消费者期望制造商解决所有这些RF挑战，但并不完全了解我们是如何达到这种复杂程度的。换句话说，如果要实现5G的承诺，就无法摆脱RF前端的复杂性。
现有5G手机中的射频前端设计
今天的射频挑战表现在很多方面。领先旗舰设备中的物理天线数量从典型的3或4个显着增加到12个以上——不包括毫米波天线模块。下图突出显示了现代设计中所需的天线数量不断增加，此外还需要结合毫米波天线。

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从4G过渡到5G ，需要更多天线来支持4x4MIMO天线并覆盖从600MHz到7GHz的各种sub-6GHz频率。天线调谐器的使用有助于将现有天线重新用于多个频率，减少物理天线的数量。虽然这很有帮助，但5G的非独立实施需要数以万计的载波聚合组合和毫米波频谱的特殊规定，需要多个无线电链。这增加了RF前端的组件数量、成本和复杂性。 5G智能手机中5G射频前端设计不断增长和不断发展的需求难以摆脱；行业能做的最好的事情就是管理这种复杂性。
由于智能手机中的RF前端要应对RF需求呈指数级增长的局面，因此它也被要求在设备中占用更少的空间。换句话说，它被困在岩石和坚硬的地方之间，试图平衡这两种相互冲突的需求。
那么5G射频前端如何在保持紧凑的同时变得更加强大呢？答案是通过电子集成。下面是一个前端模块的图像，它用作输入信号的RF接收路径或链。模块有助于减小印刷电路板上电子元件的尺寸，而这在5G智能手机中的空间非常有限。

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RF前端从天线开始，到达RF收发器，最后到达调制解调器。天线和调制解调器之间有更多的射频技术在起作用。
下图试图简化领先5G设计中的许多射频组件。对于这些部件的供应商来说， 5G提供了一个扩大市场的黄金机会，因为RF前端内容与增加的RF复杂性成比例地增长。

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例如，射频滤波器市场有望在5G射频前端实现最高增长率，因为对更多射频的支持意味着需要过滤更多射频。博通、Qorvo、SkyworksSolutions、村田和高通等射频部件制造商都将从这个不断增长的市场中获益。