智能手機市場已經趨於多樣化
，被劃分為多個類別，具有不同的設計目標和重點，這就需要不同的 RF 前端 （RFFE） 集成方法。旗艦手機是專為超級區域或全球範圍使用而設計的高端設備。它們需要高度集成的 RFFE 架構，例如 Qorvo 的 RF Fusion™，該架構集成了所有主要的發射和接收功能
，包括支持所有主要的頻段和全球載波聚合部署。該方法最大限度地提升了性能
、節省了空間，並幫助製造商僅僅在單一設計上采用一些變體 （SKU） 就能實現全球覆蓋。

 

相比之下，中端區域性手機對 RFFE 的要求則大不相同。為最大限度地降低手機成本，製造商設法隻添加特定區域頻段所需的 RF 元件，但是
，他們需要快速調整手機設計以滿足不同區域和客戶的需求。這就需要能夠實現設計靈活性的 RFFE 架構，例如 Qorvo 的 RF Flex™。RF Flex 集成一部手機在多個區域環境中常用的核心 RF 元件


，如功率放大器和開關
；然後製造商隻需要添加適當的濾波器
，即可迅速生產用於特定區域和運營商的機型。

 

 

如今，先進的封裝技術支持將多個 RFFE 元件整合到集成模塊中
，幫助智能手機製造商加速新手機的設計和製造。然而，並非所有的智能手機都有相同的 RFFE 集成需求；智能手機市場已經趨於多樣化，被分成多個類別，具有不同的設計目標和重點。這就產生了下列問題：RFFE 集成的正確水平是怎樣的？對每個智能手機類別來說，最好的集成方法是什麼
？

 

如(ru)今(jin)，兩(liang)個(ge)主(zhu)要(yao)的(de)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)類(lei)別(bie)分(fen)別(bie)是(shi)專(zhuan)為(wei)超(chao)級(ji)區(qu)域(yu)或(huo)全(quan)球(qiu)範(fan)圍(wei)使(shi)用(yong)而(er)設(she)計(ji)的(de)旗(qi)艦(jian)手(shou)機(ji)，以(yi)及(ji)為(wei)區(qu)域(yu)範(fan)圍(wei)使(shi)用(yong)而(er)設(she)計(ji)的(de)中(zhong)端(duan)和(he)入(ru)門(men)級(ji)手(shou)機(ji)。這(zhe)兩(liang)個(ge)類(lei)別(bie)有(you)著(zhe)明(ming)顯(xian)不(bu)同(tong)的(de)設(she)計(ji)重(zhong)點(dian)
、價位和開發時間表。

 

旗艦手機設計高端、性能優越
，通常在全球範圍推出和上市

，零售價不低於 500 美元。雖然旗艦手機數量相對較少
，但是它們卻占了全球手機銷售額的很大比重，且數量還在不斷增長。

 

旗艦手機的設計目標是僅僅在單一設計上采用一些變體 （SKU） 就能支持在全球範圍使用。每個 SKU 都包含大量 RF 內容以支持多個網絡和國際使用
，通常支持 6 種模式和 15 個以上的 LTE 頻段。為了提供最快的數據速率，如今的旗艦手機還搭載 6 類以上的調製解調器，並支持下行和上行載波聚合 （CA）。

 

對於旗艦手機的製造商來說
，限製 SKU 數量提供了關鍵的優勢
，可以降低生產和庫存管理的複雜度。旗艦手機的產品周期相對較長，其 RF 設計要求通常固定為產品發布前的 12 至 18 個月。

 

相比之下，中端和入門級區域性手機則專為區域使用而設計，具備一些漫遊功能。這類手機的型號和製造商都很多，手機零售價格低於 500 美元。這個競爭激烈的細分市場占據了全球銷量的最大比重，且隨著對價格敏感的消費者從 2G 和 3G 手機過渡到 4G LTE 手機，其增長速度比其他細分市場更快，特別是像中國這樣的市場。

 

由於中端手機是專為區域使用而設計的，為最大限度地降低手機成本

，製造商設法隻添加特定區域頻段所需的 RF 元件。一部典型的中端手機支持 5 種模式和 5-8 個 LTE 頻段，並搭載一個 4 類以上的調製解調器；一些機型提供有限的載波聚合支持，主要為下行載波聚合。

 

瞬shun息xi萬wan變bian的de市shi場chang需xu求qiu意yi味wei著zhe產chan品pin開kai發fa時shi間jian非fei常chang短duan，需xu要yao高gao度du的de設she計ji靈ling活huo性xing

，尤you其qi在zai中zhong國guo更geng是shi如ru此ci。例li如ru
，一yi些xie手shou機ji是shi專zhuan為wei滿man足zu單dan一yi移yi動dong網wang絡luo運yun營ying商shang的de需xu求qiu而er設she計ji的de。運yun營ying商shang可ke能neng會hui在zai手shou機ji預yu定ding發fa布bu日ri期qi前qian的de 2 至 6 個ge月yue才cai選xuan定ding一yi個ge合he約yue製zhi造zao商shang。由you於yu手shou機ji製zhi造zao商shang事shi先xian並bing不bu知zhi曉xiao他ta們men的de客ke戶hu會hui是shi誰shui
，因yin此ci他ta們men必bi須xu能neng夠gou快kuai速su地di調tiao整zheng手shou機ji設she計ji來lai適shi應ying不bu同tong的de網wang絡luo和he區qu域yu。

 

有些製造商專注於國內銷售，而有些製造商正在努力拓展海外市場。那些設法增加出口的製造商開始在他們的中端手機中加入更多的 LTE 頻段來減少針對新市場開發機型所需的工程設計工作。

 

在本白皮書中，我們將討論這兩大智能手機類別 – 旗艦手機和中端手機 – 的不同 RFFE 集成要求並提供適用於每個類別的 RFFE 架構示例。

 

 

旗艦手機需要且應該具有非常高的 RFFE 集成度。為吸引消費者關注這些高端設備，製造商設法將最高級的功能和性能塞入精美的超薄手機中。RFFE 必須集成大量的頻段來支持超級區域或全球範圍的使用，同時采用多個上行和下行載波聚合組合以提高性能。另一個驅動 RFFE 集成的因素是 RFFE 在手機裏可用的空間有限

，因為製造商設法最大限度地增加分配給電池的空間並加入多個天線以提高性能。

 

由於旗艦手機的 RF 需求通常可至少提前一年確定，因此 RFFE 設計人員可以專注於將最多的功能集成到前端模塊中
，而無需太擔心需求會在模塊設計周期發生改變。

 

專為旗艦手機設計的一個 RFFE 架構示例是 Qorvo 的 RF Fusion，它將所有主要的發射和接收功能（包括對主要頻段的支持）都集成到三個緊湊模塊中

，實現高
、中
、低頻段頻譜區域全覆蓋。該架構設計還支持載波聚合在全球市場的快速部署。每個模塊都集成了功率放大器 （PA）、開關和濾波器。通過采用先進的晶圓級封裝，RF Fusion 比分立元件節省了大約 30-35% 的空間。

 

圖1.Qorvo RF Fusion QM78064 高頻段模塊

 

圖 1 所示為 RF Fusion QM78064 高頻段模塊
，它同時支持 FDD-LTE（帶有集成頻段 7 雙工器）和 TDD-LTE（頻段 40 和 41），並搭載一個支持 20 MHz + 20 MHz 上行載波聚合的寬帶 B41 LowDrift™ BAW 濾波器。該模塊還配備一個天線開關並支持包絡跟蹤 （ET） 和平均功率跟蹤 （APT），以盡可能減少能源消耗。

這種將功能劃分到高
、中、低頻段模塊中的 RFFE 集成方法具有幾個關鍵的優勢。

 

如圖 2 所示，每條通道上實現元件集成
，無需對元件進行板載匹配，從而提升了性能。這將發射和接收的匹配損耗降低多達 0.5 dB，進jin而er降jiang低di電dian流liu消xiao耗hao和he熱re負fu荷he。這zhe種zhong布bu局ju還hai在zai功gong率lv放fang大da器qi的de帶dai寬kuan範fan圍wei內nei集ji成cheng相xiang應ying頻pin段duan的de濾lv波bo器qi，確que保bao了le每mei個ge功gong率lv放fang大da器qi能neng得de到dao最zui高gao效xiao的de利li用yong。每mei個ge模mo塊kuai的de改gai進jin性xing能neng使shi製zhi造zao商shang更geng容rong易yi實shi現xian手shou機ji的de整zheng體ti性xing能neng目mu標biao。

 

 

RF Fusion 架jia構gou也ye為wei載zai波bo聚ju合he提ti供gong了le明ming顯xian的de優you勢shi。這zhe一yi點dian對dui旗qi艦jian手shou機ji來lai說shuo尤you為wei重zhong要yao，因yin為wei製zhi造zao商shang正zheng在zai快kuai速su添tian加jia載zai波bo聚ju合he支zhi持chi。一yi些xie組zu合he了le寬kuan間jian隔ge頻pin段duan（例如低頻段和高頻段）的(de)聚(ju)合(he)存(cun)在(zai)諧(xie)波(bo)幹(gan)擾(rao)的(de)風(feng)險(xian)。低(di)頻(pin)段(duan)諧(xie)波(bo)進(jin)入(ru)高(gao)頻(pin)段(duan)的(de)接(jie)收(shou)頻(pin)率(lv)，可(ke)能(neng)會(hui)使(shi)接(jie)收(shou)器(qi)靈(ling)敏(min)度(du)下(xia)降(jiang)。將(jiang)這(zhe)些(xie)頻(pin)段(duan)拆(chai)分(fen)到(dao)不(bu)同(tong)的(de)模(mo)塊(kuai)，可(ke)增(zeng)加(jia)它(ta)們(men)之(zhi)間(jian)的(de)物(wu)理(li)隔(ge)離(li)，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)諧(xie)波(bo)幹(gan)擾(rao)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。該(gai)架(jia)構(gou)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)支(zhi)持(chi)窄(zhai)間(jian)隔(ge)頻(pin)段(duan)的(de)聚(ju)合(he)和(he)帶(dai)內(nei)載(zai)波(bo)聚(ju)合(he)，因(yin)為(wei)支(zhi)持(chi)特(te)定(ding)聚(ju)合(he)的(de)多(duo)路(lu)複(fu)用(yong)器(qi)可(ke)以(yi)集(ji)成(cheng)到(dao)每(mei)個(ge)模(mo)塊(kuai)中(zhong)（例如，RF Fusion QM78013 中頻段模塊搭載一個支持 B1+B3 載波聚合的四工器）。

 

RF Fusion 的高度集成有助於製造商簡化和加速手機設計和開發。製造商可從單一來源集成三個模塊，而無需挑選、匹配
、集成 30 gehuogengduodefenliyuanjian。zhejiutigaolezhizaochanliangbingjiangdileyuanjianshixiaodefengxian。jianhuadeshejihegaijindexingnengjiangdilecuoshichanpinyudingfaburiqihebufuheyunyingshangbiaozhundefengxian。

 

 

與全球性高端手機相比，區域性中端手機有著明顯不同的 RFFE 要求。由於手機價格在這個競爭激烈的細分市場中尤為關鍵，製造商通常設法隻添加每個目標區域或運營商需要的 RF 元件。設計靈活性至關重要，因為製造商必須能夠快速調整手機以適應不同的區域；他們通常隻有幾個月的時間來開發手機和符合運營商標準
，甚至在該期間內
，具體需求還可能會出現改變。

 

為了以最低的成本快速開發手機型號，製造商需要盡可能減少對 RFFE 架jia構gou工gong程cheng設she計ji的de投tou入ru精jing力li，以yi便bian能neng夠gou通tong過guo添tian加jia每mei個ge區qu域yu或huo運yun營ying商shang所suo需xu的de特te定ding頻pin段duan來lai快kuai速su調tiao整zheng手shou機ji設she計ji。通tong常chang，製zhi造zao商shang希xi望wang僅jin使shi用yong一yi個ge印yin刷shua電dian路lu板ban （PCB） 布局
，通過添加不同的 RF 元件即可生產多個 SKU。

 

為滿足這些中端手機的需求，需要采用一種不同於旗艦手機的 RFFE 集成方法。Qorvo 的 RF Flex 就是這種方法的一個例子，它提供了廣泛的模塊組合，旨在為中端智能手機製造商提供靈活性，以快速地生產出不同的機型。

 

每個 RF Flex 模塊都集成了核心 RF 元件
，通用於手機的多個區域性變體。如今，這些元件通常是功率放大器 （PA） 和開關。製造商隻需添加特定運營商網絡和區域所需的濾波器，即可快速地生產區域性手機變體。

 

RF Flex 為製造商提供設計靈活性，使他們能夠通過僅采用所需 RF 組件來最大程度降低手機成本。同時，這種方法也在有意義的地方應用集成，實現了諸多好處，例如節省空間和簡化設計等。

 

RF Flex 架構還具有可擴展性，對於尋求全球擴展功能的製造商尤為寶貴；他們可以設計一款用於國內的機型
，並可迅速添加更多濾波器，從而支持其他國家/地區所使用的頻段。

 

 

場景 1 製造商設計了一款采用 RF5422 多頻段 PA 模塊和 RF5228 高級發送模塊的中端手機。RF5422 提供所有必要的 3G 和 4G PA 功能
；RF5228 為所有頻段提供 2G 支持和天線開關功能。針對中國市場，製造商添加了濾波器以支持 1
、3、8、34、39
、40 和 41 頻段。通過簡單添加頻段 7 和 20 的濾波器，即可針對歐洲的使用來對相同設計進行擴展。製造商可以在兩個區域使用相同的 PCB 設計，並根據需要在 PCB 中添加濾波器。

 

 

場景 2 RF5422 最多支持 5 個低頻頻段，足以滿足許多中端手機的需要。當製造商需要支持其他低頻頻段時，就可以轉而使用 RF5427，這是一款低頻和極低頻段的模塊，最多支持 7 個頻段。RF5427 結合 RF5426 中(zhong)頻(pin)和(he)高(gao)頻(pin)模(mo)塊(kuai)使(shi)用(yong)，可(ke)提(ti)供(gong)全(quan)頻(pin)段(duan)覆(fu)蓋(gai)範(fan)圍(wei)。結(jie)合(he)使(shi)用(yong)時(shi)
，這(zhe)兩(liang)個(ge)模(mo)塊(kuai)還(hai)可(ke)提(ti)供(gong)額(e)外(wai)的(de)隔(ge)離(li)功(gong)能(neng)
，協(xie)助(zhu)高(gao)頻(pin)段(duan)和(he)低(di)頻(pin)段(duan)的(de)載(zai)波(bo)聚(ju)合(he)組(zu)合(he)功(gong)能(neng)。

 

圖3.通過具體場景說明 RF Flex 架構如何實現設計靈活性。

 

 

為滿足旗艦手機和中端手機的不同要求
，需要使用不同的 RFFE 集成方法。高度集成模塊（如 Qorvo 的 RF Fusion 產品）最大限度地為麵向全球市場的旗艦手機提升了性能
、節省了空間。核心 RF 功能的針對性集成（如 Qorvo 的 RF Flex 模塊）實現了中端手機的設計靈活性，使製造商能夠快速調整手機以適應不同運營商和區域的需求。

 

中端手機和旗艦手機的 RF 內容將隨著更多頻段和載波聚合組合的部署而逐漸增加。中端手機和旗艦手機的 RF 模塊都將相應地變得越來越集成化，同時保留每個類別所要求的顯著特征。