5G手机射频前端的基本架构

近些年来,随着手机更新换代越来越频繁,通信技术也是飞速发展。
跨越了2G, 3G, 4G, 如今已来到5G时代,从2019年6月颁发5G牌照,10月31日5G正式启用,时至今日,5G建设已经初具规模。事实上,各个射频厂商早在2019年初就争相推出了各家自己的解决方案,到现在也逐渐稳定下来。下面就来说一下现在手机射频前端的基本架构。

  • 手机射频及前端基本概念

BBIC-Tranceiver-Switch-PA(LNA)FEM-Filter-ASM(switch)-Antenna

以上是手机射频的一个简单框图,基带和收发芯片会选用同一厂家,配套使用,属于平台部分。天线由天线厂家提供。中间射频信号传输处理部分属于射频前端,主要由开关,滤波,放大部分组成。开关用于切换链路,即切换不同频段(信道);滤波是选择有用频段信号通过,而滤掉无用频段的杂波;放大就是将有用信号再放大,便于信号处理和传输,发射链路的放大叫PA,功率放大,通过天线发射出去的功率越大,信号传输的越远,接收链路的放大是LNA,低噪声放大器,对噪声系数要求比较高,主要是从小信号中提取有用信号,放大后给平台处理。将前端多个单元或功能集成在一起的模组,就叫做FEM,前端模组。

  • 前端信号的连接处理


双工与多工滤波器,将上行和下行链路分开。



单天线与多天线,同向的合路器可将不同链路(频段)合成一路。



主集与分集,主集是收发双向的,而分级只有接收。

  • 目前主要的射频前端方案

目前sub3G部分方案主要分为两种:一种是phase5N, 延续了之前phase2的方案,即MMMB PA+TxFEM,增加了对NR信号的支持。属于低成本分立方案,需要哪个频段外接相应的滤波器匹配等。

代表的有国产VANCHIP的phase5N:VC7643-63+VC7916/7920/7925等。

另一种是PAMID方案,属于高度集成方案,将PA,开关,滤波都集成进去,减少了研发工作量和PCB面积,相应的成本会提高。代表的有skywork的sky58091(LB)+sky58095/58096(MB/HB),还有后来将LNA也集成进去的LPAMID sky8081+sky8085。Vanchip的LPAMIF VC8081, VC8085做的比较晚,预计2021年第四季度可以量产。

加上5G新增UHB的部分,有N77(78)/79双频和N77(78)单频的LPAMIF, 用作MIMO并支持SRS的LFEM, 整体方案大致如下。

PAMID



Phase5N


一颗phase5N加上一颗phase2 MMMB PA,可以灵活的支持各种ENDC和CA。

另外还有单频的PAMIF, 用来做单独N41的ENDC,接收部分的LNA BANK,分集部分也可选用DiFEM(开关+滤波器模组)。也可phase5N与PAMID混搭,具体还要根据需求,灵活搭配。

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