摘要
智能手机商场现已趋于多样化，被划分为多个类别，具有不同的规划方针和要点，这就需求不同的 RF 前端 (RFFE) 集成办法。旗舰手机是专为超级区域或全球规模运用而规划的高端设备。它们需求高度集成的 RFFE 架构，例如 Qorvo 的 RF Fusion?，该架构集成了一切首要的发射和接纳功用，包含支撑一切首要的频段和全球载波聚合布置。该办法最大极限地提升了功用、节约了空间，并帮忙制作商仅仅在单一规划上选用一些变体 (SKU) 就能完成全球掩盖。
比较之下，中端区域性手机对 RFFE 的要求则大不相同。为最大极限地下降手机本钱，制作商设法只添加特定区域频段所需的 RF 元件，可是，他们需求快速调整手机规划以满意不同区域和客户的需求。这就需求可以完成规划灵活性的 RFFE 架构，例如 Qorvo 的 RF Flex?。RF Flex 集成一部手机在多个区域环境中常用的中心 RF 元件，如功率放大器
和开关;然后制作商只需求添加恰当的滤波器，即可敏捷出产用于特定区域和运营商的机型。
载波聚合的应战
现在，先进的封装技术支撑将多个 RFFE 元件整合到集成模块中，帮忙智能手机制作商加快新手机的规划和制作。可是，并非一切的智能手机都有相同的 RFFE 集成需求;智能手机商场现已趋于多样化，被分红多个类别，具有不同的规划方针和要点。这就产生了下列问题：RFFE 集成的正确水平是怎样的?对每个智能手机类别来说，最好的集成办法是什么?
现在，两个首要的智能手机类别分别是专为超级区域或全球规模运用而规划的旗舰手机，以及为区域规模运用而规划的中端和入门级手机。这两个类别有着显着不同的规划要点、价位和开发时刻表。
旗舰手机规划高端、功用优越，一般在全球规模推出和上市，零售价不低于 500 美元。尽管旗舰手机数量相对较少，可是它们却占了全球手机出售额的很大比重，且数量还在不断添加。
旗舰手机的规划方针是仅仅在单一规划上选用一些变体 (SKU) 就能支撑在全球规模运用。每个 SKU 都包含许多 RF 内容以支撑多个网络和世界运用，一般支撑 6 种形式和 15 个以上的 LTE 频段。为了供给最快的数据速率，现在的旗舰手机还搭载 6 类以上的调制解调器，并支撑下行和上行载波聚合 (CA)。
关于旗舰手机的制作商来说，约束 SKU 数量供给了要害的优势，可以下降出产和库存办理的复杂度。旗舰手机的产品周期相对较长，其 RF 规划要求一般固定为产品发布前的 12 至 18 个月。
比较之下，中端和入门级区域性手机则专为区域运用而规划，具有一些周游功用。这类手机的类型和制作商都许多，手机零售价格低于 500 美元。这个竞赛剧烈的细分商场占有了全球销量的最大比重，且跟着对价格灵敏的顾客从 2G 和 3G 手机过渡到 4G LTE 手机，其添加快度比其他细分商场更快，特别是像我国这样的商场。
由于中端手机是专为区域运用而规划的，为最大极限地下降手机本钱，制作商设法只添加特定区域频段所需的 RF 元件。一部典型的中端手机支撑 5 种形式和 5-8 个 LTE 频段，并搭载一个 4 类以上的调制解调器;一些机型供给有限的载波聚合支撑，首要为下行载波聚合。
瞬息万变的商场需求意味着产品开发时刻十分短，需求高度的规划灵活性，尤其在我国更是如此。例如，一些手机是专为满意单一移动网络运营商的需求而规划的。运营商或许会在手机预订发布日期前的 2 至 6 个月才选定一个合约制作商。由于手机制作商事前并不知晓他们的客户会是谁，因而他们有必要可以快速地调整手机规划来习惯不同的网络和区域。
有些制作商专心于国内出售，而有些制作商正在尽力拓宽海外商场。那些设法添加出口的制作商开端在他们的中端手机中参加更多的 LTE 频段来削减针对新商场开发机型所需的工程规划作业。
在本白皮书中，咱们将评论这两大智能手机类别 – 旗舰手机和中端手机 – 的不同 RFFE 集成要求并供给适用于每个类别的 RFFE 架构示例。
旗舰手机的 RFFE 集成
旗舰手机需求且应该具有十分高的 RFFE 集成度。为招引顾客重视这些高端设备，制作商设法将第一流的功用和功用塞入精巧的超薄手机中。RFFE 有必要集成许多的频段来支撑超级区域或全球规模的运用，一起选用多个上行和下行载波聚合组合以进步功用。另一个驱动 RFFE 集成的要素是 RFFE 在手机里可用的空间有限，由于制作商设法最大极限地添加分配给电池的空间并参加多个天线以进步功用。
由于旗舰手机的 RF 需求一般可至少提早一年确认，因而 RFFE 规划人员可以专心于将最多的功用集成到前端模块中，而无需太忧虑需求会在模块规划周期产生改动。
专为旗舰手机规划的一个 RFFE 架构示例是 Qorvo 的 RF Fusion，它将一切首要的发射和接纳功用(包含对首要频段的支撑)都集成到三个紧凑模块中，完成高、中、低频段频谱区域全掩盖。该架构规划还支撑载波聚合在全球商场的快速布置。每个模块都集成了功率放大器 (PA)、开关和滤波器。经过选用先进的晶圆级封装，RF Fusion 比分立元件节约了大约 30-35% 的空间。
图 1.Qorvo RF Fusion QM78064 高频段模块
图 1 所示为 RF Fusion QM78064 高频段模块，它一起支撑 FDD-LTE(带有集成频段 7 双工器)和 TDD-LTE(频段 40 和 41)，并搭载一个支撑 20 MHz + 20 MHz 上行载波聚合的宽带 B41 LowDrift? BAW 滤波器。该模块还装备一个天线开关并支撑包络盯梢 (ET) 和均匀功率盯梢 (APT)，以尽或许削减能源耗费。
这种将功用划分到高、中、低频段模块中的 RFFE 集成办法具有几个要害的优势。
如图 2 所示，每条通道上完成元件集成，无需对元件进行板载匹配，然后提升了功用。这将发射和接纳的匹配损耗下降多达 0.5 dB，然后下降电流耗费和热负荷。这种布局还在功率放大器的带宽规模内集成相应频段的滤波器，保证了每个功率放大器能得到最高效的运用。每个模块的改善功用使制作商更简略完成手机的全体功用方针。
RF Fusion 架构也为载波聚合供给了显着的优势。这一点对旗舰手机来说尤为重要，由于制作商正在快速添加载波聚合支撑。一些组合了宽距离频段(例如低频段和高频段)的聚合存在谐波搅扰的危险。低频段谐波进入高频段的接纳频率，或许会使接纳器灵敏度下降。将这些频段拆分到不同的模块，可添加它们之间的物理阻隔，然后削减谐波搅扰的或许性。该架构还有助于支撑窄距离频段的聚合和带内载波聚合，由于支撑特定聚合的多路复用器可以集成到每个模块中(例如，RF Fusion QM78013 中频段模块搭载一个支撑 B1+B3 载波聚合的四工器)。
RF Fusion 的高度集成有助于制作商简化和加快手机规划和开发。制作商可从单一来历集成三个模块，而无需选择、匹配、集成 30 个或更多的分立元件。这就进步了制作产值并下降了元件失效的危险。简化的规划和改善的功用下降了失去产品预订发布日期和不契合运营商规范的危险。
针对区域性中端手机的 RFFE 规划灵活性
与全球性高端手机比较，区域性中端手机有着显着不同的 RFFE 要求。由于手机价格在这个竞赛剧烈的细分商场中尤为要害，制作商一般设法只添加每个方针区域或运营商需求的 RF 元件。规划灵活性至关重要，由于制作商有必要可以快速调整手机以习惯不同的区域;他们一般只要几个月的时刻来开发手机和契合运营商规范，甚至在该期间内，详细需求还或许会呈现改动。
为了以最低的本钱快速开发手机类型，制作商需求尽或许削减对 RFFE 架构工程规划的投入精力，以便可以经过添加每个区域或运营商所需的特定频段来快速调整手机规划。一般，制作商期望仅运用一个印刷电路板 (PCB) 布局，经过添加不同的 RF 元件即可出产多个 SKU。
为满意这些中端手机的需求，需求选用一种不同于旗舰手机的 RFFE 集成办法。Qorvo 的 RF Flex 便是这种办法的一个比如，它供给了广泛的模块组合，旨在为中端智能手机制作商供给灵活性，以快速地出产出不同的机型。
每个 RF Flex 模块都集成了中心 RF 元件，通用于手机的多个区域性变体。现在，这些元件一般是功率放大器 (PA) 和开关。制作商只需添加特定运营商网络和区域所需的滤波器，即可快速地出产区域性手机变体。
RF Flex 为制作商供给规划灵活性，使他们可以经过仅选用所需 RF 组件来最大程度下降手机本钱。一起，这种办法也在有含义的当地运用集成，完成了许多优点，例如节约空间和简化规划等。
RF Flex 架构还具有可扩展性，关于寻求全球扩展功用的制作商尤为名贵;他们可以规划一款用于国内的机型，并可敏捷添加更多滤波器，然后支撑其他国家/区域所运用的频段。
场景 1 制作商规划了一款选用 RF5422 多频段 PA 模块和 RF5228 高档发送模块的中端手机。RF5422 供给一切必要的 3G 和 4G PA 功用;RF5228 为一切频段供给 2G 支撑和天线开关功用。针对我国商场，制作商添加了滤波器以支撑 1、3、8、34、39、40 和 41 频段。经过简略添加频段 7 和 20 的滤波器，即可针对欧洲的运用来对相同规划进行扩展。制作商可以在两个区域运用相同的 PCB 规划，并根据需求在 PCB 中添加滤波器。
场景 2 RF5422 最多支撑 5 个低频频段，足以满意许多中端手机的需求。当制作商需求支撑其他低频频段时，就可以转而运用 RF5427，这是一款低频和极低频段的模块，最多支撑 7 个频段。RF5427 结合 RF5426 中频和高频模块运用，可供给全频段掩盖规模。结合运用时，这两个模块还可供给额定的阻隔功用，帮忙高频段和低频段的载波聚合组合功用。
图 3.经过详细场景阐明 RF Flex 架构怎么完成规划灵活性。
定论
为满意旗舰手机和中端手机的不同要求，需求运用不同的 RFFE 集成办法。高度集成模块(如 Qorvo 的 RF Fusion 产品)最大极限地为面向全球商场的旗舰手机提升了功用、节约了空间。中心 RF 功用的针对性集成(如 Qorvo 的 RF Flex 模块)完成了中端手机的规划灵活性，使制作商可以快速调整手机以习惯不同运营商和区域的需求。
中端手机和旗舰手机的 RF 内容将跟着更多频段和载波聚合组合的布置而逐步添加。中端手机和旗舰手机的 RF 模块都将相应地变得越来越集成化，一起保存每个类别所要求的明显特征。
