智能手機內部的印刷電路板（PCB）區(qu)域(yu)已(yi)成(cheng)為(wei)移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)第(di)二(er)大(da)最(zui)珍(zhen)貴(gui)且(qie)競(jing)爭(zheng)最(zui)激(ji)烈(lie)的(de)領(ling)域(yu)，僅(jin)次(ci)於(yu)無(wu)線(xian)電(dian)頻(pin)譜(pu)。具(ju)有(you)諷(feng)刺(ci)意(yi)味(wei)的(de)是(shi)，本(ben)來(lai)為(wei)緩(huan)解(jie)帶(dai)寬(kuan)稀(xi)缺(que)問(wen)題(ti)而(er)出(chu)現(xian)的(de)新(xin)增(zeng)無(wu)線(xian)電(dian)頻(pin)段(duan)的(de)擴(kuo)展(zhan)，卻(que)恰(qia)恰(qia)加(jia)劇(ju)了(le)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)內(nei)PCB空間的壓力。更多的頻段需要更多獨立的射頻（RF）前端元件，如功率放大器、多頻帶開關、雙工器
、濾波器以及匹配元件等。加上對更大屏幕

、四核應用處理器
、無線連接、電池和附加元件的需求，全部這些都要被封裝在超薄外殼內
，顯而易見，再沒有多餘的空間來擴大射頻前端，何況要滿足單一SKU覆蓋全球LTE漫遊所需的兩倍或三倍頻段擴展（見圖1）。


高通推出的Qualcomm RF360射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，旨(zhi)在(zai)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)以(yi)及(ji)其(qi)它(ta)相(xiang)關(guan)問(wen)題(ti)。該(gai)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)有(you)一(yi)個(ge)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)的(de)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)，基(ji)本(ben)整(zheng)合(he)了(le)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)器(qi)和(he)天(tian)線(xian)之(zhi)間(jian)的(de)所(suo)有(you)基(ji)本(ben)組(zu)件(jian)，包(bao)括(kuo)：集成天線開關的射頻功率放大器、無線電收發器、天線匹配調諧器和包絡功率追蹤器。這是一個“360度全方位”方fang案an，能neng夠gou簡jian化hua和he解jie決jue蜂feng窩wo射she頻pin前qian端duan麵mian臨lin的de眾zhong多duo複fu雜za挑tiao戰zhan。首shou先xian
，該gai方fang法fa能neng夠gou通tong過guo改gai進jin性xing能neng和he尺chi寸cun來lai實shi現xian產chan品pin頻pin帶dai擴kuo展zhan和he延yan伸shen
，從cong而er使shi產chan品pin具ju備bei最zui強qiang的de吸xi引yin力li
，並bing縮suo減jian單dan一yiSKU設計尺寸來實現顯著生產規模優勢的最大化。該前端解決方案於今年2月發布
，OEM廠商采用該方案的產品預計將在2013年晚些時候推出。該前端從設計之初就是一個完整的係統級解決方案
，可以與終端的調製解調器
、收發器以及傳感器交互工作，實現全新的獨特性能提升。

射頻前端的設計方法

在廣泛的技術層麵，在2G和3G網絡在全球的的覆蓋範圍不斷擴大的基礎上
，前端設計主要用於解決伴隨4G LTE（FDD和TDD）擴展帶來的射頻頻段不統一問題，以及在不增加空間需求或影響性能的前提下滿足在單一終端或盡量少的SKU上支持所有相關頻段的需求。

在經濟層麵，該前端設計旨在幫助蜂窩終端製造商擴大生產規模
，並顯著降低成本。相比之前OEM廠商需要多達10個不同的設計才能滿足全球所需LTE頻段組合的需求，現在3個或甚至更少的設計就可以實現，而且無需改變電路板布局或增加電路板空間就可以處理這些設計的差異。

射頻頻段擴展，而不增加PCB空間

當今射頻麵臨的核心挑戰是解決服務需求和網絡容量爆炸式增長所需的更多蜂窩頻段——目前全球頻段總數已達到40個。另外，OEM廠(chang)商(shang)需(xu)要(yao)同(tong)時(shi)推(tui)出(chu)多(duo)部(bu)手(shou)持(chi)終(zhong)端(duan)以(yi)實(shi)現(xian)其(qi)產(chan)品(pin)投(tou)資(zi)的(de)最(zui)大(da)化(hua)回(hui)報(bao)，這(zhe)進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)劇(ju)了(le)挑(tiao)戰(zhan)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)。移(yi)動(dong)終(zhong)端(duan)製(zhi)造(zao)商(shang)不(bu)得(de)不(bu)為(wei)每(mei)款(kuan)終(zhong)端(duan)推(tui)出(chu)多(duo)個(ge)版(ban)本(ben)，每(mei)個(ge)版(ban)本(ben)產(chan)量(liang)有(you)限(xian)
，使(shi)用(yong)的(de)傳(chuan)統(tong)射(she)頻(pin)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)隻(zhi)能(neng)處(chu)理(li)個(ge)別(bie)頻(pin)段(duan)

，或(huo)者(zhe)在(zai)單(dan)一(yi)終(zhong)端(duan)中(zhong)集(ji)成(cheng)多(duo)個(ge)芯(xin)片(pian)組(zu)
，以(yi)實(shi)現(xian)更(geng)大(da)的(de)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)。

高通的解決方案通過單一電路板級SKU 解決了射頻頻帶擴展的挑戰。該SKU模塊支持各種模式和頻段（從GSM之後的所有主要蜂窩製式和目前3GPP協議中包括的全部頻段）的組合，支持全球漫遊，特別是4G LTE。zaimeiyoudanyishepinjiejuefangankeyichuliquanqiusuoyoupinduandeqingkuangxia，bucaiyongqiangzhifangfazuhedalianglisanlingjianzenmekenengshixianne
？zhexuyaozhengheguanjianjishu
，jiangsuoyoudeguanjianjishudoujichengdaomeiguogaotonggongsidejiejuefangannei，jiangqiyouhuachengweiyigeduanduiduanxitong。

包絡功率追蹤器

第一個關鍵技術是包絡功率追蹤器（ET），它根據信號的瞬態需求來調整功率放大器（PA）電源，。該技術是傳統平均功率追蹤器（APT）的升級
，APT根據功率水平分組而不是瞬時信號需求來調整功率放大器的供電量。使用APT技術時，未使用的電量不僅浪費電池電力
，而且還會產生餘熱，這增加了對散熱空間的需求（見圖2a）。而借助包絡追蹤器，電量的提供取決於被傳輸信號內容的瞬時需要（見圖2b）。

包bao絡luo功gong率lv追zhui蹤zong器qi與yu終zhong端duan調tiao製zhi解jie調tiao器qi交jiao互hu工gong作zuo，調tiao整zheng傳chuan輸shu功gong率lv以yi滿man足zu被bei傳chuan輸shu內nei容rong的de瞬shun時shi需xu求qiu
，而er不bu是shi在zai恒heng定ding功gong率lv下xia的de長chang時shi間jian間jian隔ge後hou調tiao整zheng。這zhe是shi業ye內nei首shou個ge用yong於yu3G/4G LTE移動終端的調製解調器輔助包絡追蹤器，它將功耗降低最高達20％，發熱降低近30％（基於QTI的測試和分析）。這延長了電池續航時間
，降低了智能手機超薄機身內部的發熱。

包絡追蹤器與調製解調器一起運行，檢測瞬時功率需求，並管理功率放大器。借助基於CMOS的功率放大器，集成水平可以大幅提高，進而衍生出完全集成的射頻前端係統級芯片這一想法。係統級芯片是指先進的3D封裝技術，現在已可用於射頻前端。

下頁內容：業內首次使用的3D 射頻封裝/RF POP
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業內首次使用的3D 射頻封裝或RF POP TM解決方案

高通前端解決方案的第二個關鍵技術是業內首次使用的3D 射頻封裝或RF POPTM解決方案，采用先進的3D封裝技術，單一封裝內集成了單芯片多模功率放大器和天線開關（AS），並將濾波器和雙工器集成到一個單一基底中，然後將基底置於基礎組件之上
，整合成一個單一的“3D”芯(xin)片(pian)組(zu)組(zu)合(he)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)整(zheng)體(ti)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)，摒(bing)棄(qi)了(le)當(dang)今(jin)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)模(mo)塊(kuai)中(zhong)常(chang)見(jian)的(de)引(yin)線(xian)接(jie)合(he)。集(ji)成(cheng)功(gong)率(lv)放(fang)大(da)器(qi)和(he)天(tian)線(xian)開(kai)關(guan)的(de)封(feng)裝(zhuang)作(zuo)為(wei)基(ji)底(di)層(ceng)
，管(guan)腳(jiao)對(dui)所(suo)有(you)頻(pin)段(duan)配(pei)置(zhi)都(dou)一(yi)致(zhi)，包(bao)含(han)濾(lv)波(bo)器(qi)和(he)雙(shuang)工(gong)器(qi)的(de)封(feng)裝(zhuang)針(zhen)對(dui)全(quan)球(qiu)和(he)/或多地區頻段組合進行配置
，置於PA/AS基底之上
，就像在一個通用基底上定製的“頂”。這(zhe)一(yi)組(zu)合(he)厚(hou)一(yi)毫(hao)米(mi)，在(zai)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)所(suo)占(zhan)的(de)麵(mian)積(ji)隻(zhi)有(you)美(mei)國(guo)高(gao)通(tong)公(gong)司(si)前(qian)代(dai)射(she)頻(pin)前(qian)端(duan)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)的(de)一(yi)半(ban)。重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)地(di)區(qu)的(de)定(ding)製(zhi)終(zhong)端(duan)無(wu)需(xu)更(geng)改(gai)電(dian)路(lu)板(ban)布(bu)局(ju)，因(yin)為(wei)基(ji)礎(chu)PA/ AS層可以保持不變（見圖3）。
這種設計基於可支持700MHz到2.7GHz的全球LTE頻段以及傳統2G/3G頻段的架構
，降低了“頂”部簡化版本所需的本地RF頻段定製。借助RF POP方案，兩三個PCB設計現在就可以實現此前的數十個或更多設計才能達到的全球支持
，因為多頻段配置可以使用相同的電路板布局。這為推動LTE生產規模效益創造了可能性，效果正如四頻之於GSM以及五頻之於3G 。

相比之下
，基於PCB模塊的傳統解決方案混合搭配不同技術，如基於GaAs和基於CMOS的de組zu件jian，成cheng為wei單dan一yi終zhong端duan運yun行xing環huan境jing下xia的de最zui佳jia解jie決jue方fang案an。要yao適shi應ying更geng廣guang泛fan的de環huan境jing則ze更geng為wei複fu雜za，在zai某mou些xie情qing況kuang下xia還hai會hui導dao致zhi單dan一yi終zhong端duan內nei存cun在zai多duo個ge並bing行xing解jie決jue方fang案an。取qu決jue於yu設she計ji的de頻pin段duan組zu合he，這zhe些xie並bing行xing解jie決jue方fang案an需xu要yao多duo個ge功gong率lv放fang大da器qi、gengduodedulixinpianyijixiangguandeyinxianjiehe，zhehuidailaifusheganrao
，zengjialezukangpipeixuqiu，yinerzuailejishujicheng。ruguoxuyaogengduopinduan，bixugaibiandianluban（其中包括尺寸增加的可能性），並減少每一個獨特設計的數量（見圖4）。

下頁內容：自適應天線調諧器
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自適應天線調諧器

第三個關鍵技術是自適應天線調諧。更薄、更時尚的移動終端設計讓射頻問題變得更加嚴峻
，即用戶的手掌和頭部與天線的實際距離變得更近，這使天線受到目標頻率的幹擾；這是除了用戶手掌和/或huo頭tou部bu的de物wu理li障zhang礙ai造zao成cheng基ji站zhan信xin號hao衰shuai減jian外wai，另ling一yi個ge導dao致zhi信xin號hao丟diu失shi的de原yuan因yin。基ji站zhan需xu要yao向xiang移yi動dong終zhong端duan發fa送song指zhi令ling增zeng加jia傳chuan輸shu功gong率lv以yi補bu償chang丟diu失shi的de信xin號hao。如ru果guo終zhong端duan傳chuan輸shu功gong率lv升sheng高gao，那na麼me電dian池chi的de消xiao耗hao也ye會hui加jia快kuai。如ru果guo終zhong端duan已yi經jing處chu於yu最zui大da傳chuan輸shu功gong率lv，那na麼me通tong話hua就jiu會hui受shou到dao影ying響xiang，甚shen至zhi導dao致zhi掉diao話hua（見圖5）。

相xiang比bi之zhi下xia
，美mei國guo高gao通tong公gong司si的de係xi統tong與yu終zhong端duan的de傳chuan感gan器qi相xiang配pei合he，監jian測ce天tian線xian信xin號hao幹gan擾rao和he增zeng益yi信xin號hao損sun失shi
，此ci外wai，調tiao製zhi解jie調tiao器qi還hai能neng指zhi導dao天tian線xian匹pi配pei調tiao諧xie器qi重zhong新xin調tiao諧xie到dao正zheng確que的de頻pin率lv。這zhe就jiu避bi免mian了le因yin補bu償chang越yue限xian頻pin率lv傳chuan輸shu造zao成cheng的de功gong率lv增zeng加jia，功gong率lv隻zhi需xu增zeng加jia到dao能neng夠gou補bu償chang物wu理li障zhang礙ai產chan生sheng的de信xin號hao衰shuai減jian即ji可ke（見圖6）。

下頁內容：功率放大器性能
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功率放大器性能

高通RF360解決方案采用全麵係統設計打造全CMOS射頻前端。在過去
，與基於模塊並采用GaAs/CMOS混合技術的解決方案相比，該前端被認為不足以滿足蜂窩功率的性能需求。然而，QTI的測試已經證明，在廣泛的傳輸功率水平上，僅使用當前一代支持包絡功率追蹤的CMOS集成方案與使用當下平均功率追蹤的常規功率放大器相比



，傳輸功率性能（TX功率產生的功耗）不相上下（見圖7）。

高通的支持包絡追蹤的解決方案與傳統的平均功率追蹤的解決方案相比，在不同功率水平上的差異很小。根據QTI在美國加州鄉村地區（2013年，連續監測7天，從早8點到晚8 點）以及洛杉磯市區（2011年，連續監測1天，從早6點至晚7點）的de各ge個ge商shang用yong網wang絡luo上shang實shi地di收shou集ji的de數shu據ju，包bao絡luo追zhui蹤zong器qi係xi統tong已yi在zai性xing能neng效xiao率lv方fang麵mian做zuo了le優you化hua，在zai現xian實shi世shi界jie最zui常chang用yong的de功gong率lv範fan圍wei內nei提ti供gong最zui佳jia的de通tong話hua時shi間jian和he數shu據ju傳chuan輸shu（見圖8），而且即使超出了這些最常用的傳輸功率範圍，其性能也接近傳統的功率放大器。

當基於高/低頻段的實際功率使用分布來衡量功率性能時，使用美國高通公司RF360解決方案的功率放大器在總功耗上與鄉村地區的傳統功率放大器幾乎相同，比城市地區的傳統功率放大器還要略低一些（見圖9）。

值得注意的是
，這些性能對比不包括使用高精度模擬電路進行優化功率放大器和ET操作帶來的提升，例如
，通過增加多個可編程增益狀態。天線調諧增益也沒有計入比較。QTI測試表明，2 dB增益來自於天線調諧


，它將TX電源使用曲線的頻率在使用形態分布內向“左”轉移–2 dB（見圖10）。

將這些轉移的TXgonglvshiyongpinlvfenbujiruxingnengfenxi，nengtixianchuzonggonghaodejinyibutisheng。yinci，jishimeiyougonglvfangdaqiyouhuahetianxiantiaoxiezengyi
，zhengtixitongxingnengyenengmanzudangxiadexuqiu，qieyuxianyoudeqianduanjiejuefanganbufenshangxia
，erqiePCB空間需求更小，射頻頻段可擴展性更大。

高通的前端解決方案是一個創新集合體：

• 首款采用集成天線開關的完全集成式單芯片多模、多頻段CMOS的功率放大器
• 首個堆棧式RF POP解決方案（3D封裝），縮小了射頻前端的空間，同時實現了通用電路板布局，並簡化RF頻段定製或擴展
• 首個支持LTE的CMOS功率放大器
• 首個采用包絡追蹤的CMOS功率放大器
• 首個動態重構LTE多模天線調諧器
• 總體來說
  ，它是第一款包括調製解調器和天線之間一切元件的、完全集成並基於CMOS的射頻前端

該解決方案重點解決全球LTE頻帶擴展對移動終端的經濟規模生產，以及極其有限的PCB空間所帶來的直接挑戰。RF POP方fang案an實shi現xian了le一yi個ge通tong用yong全quan球qiu電dian路lu板ban級ji設she計ji，它ta具ju有you簡jian化hua的de射she頻pin頻pin帶dai擴kuo展zhan或huo定ding製zhi
，可ke以yi幫bang助zhu恢hui複fu終zhong端duan的de設she計ji和he生sheng產chan規gui模mo。更geng小xiao的de射she頻pin前qian端duan空kong間jian、散熱空間需求和尺寸，以及更長的電池壽命
，成就了外形超薄、功能強大且高效的終端設計。此外，該解決方案現已開始出樣
，旨在滿足實現LTE規模經濟和全球漫遊的緊迫挑戰。