高通先進射頻功能 移動通信又一位幕後英雄

【天極網手機頻道】智能手機從2010年爆發到今天，外觀、性能、續航等有顯著提升。在容易察覺的變化背後，是用戶無法看到的通信、連接、顯示及運算等技術的一次次突破。這些無名英雄不僅影響到手機外觀設計、通信及連接性能，也反映出手機行業發展趨勢，這些趨勢、需求反過來催化出更先進的移動技術，構成一個良性循環。

在這個良性循環中，有多個關鍵節點，射頻前端就是其中之一。如果沒有適當的射頻前端，終端將無法連接到移動網路，手機基本上相當於一塊有屏幕但無法連接網路的「板磚」。並且設計合理的射頻前端對於手機性能、功能和工業設計方面的創新至關重要。

射頻前端是行動電話的射頻收發器和天線之間的功能區域，主要由功率放大器(PAs) 、低雜訊放大器 (LNAs) 、開關、雙工器、濾波器和其他被動設備組成，是手機進行通訊、網路連接的一道大門。如今用戶選購智能手機更加傾向於支持全網通、持久續航、更快網速、更強信號的中高端產品，以獲得實時、高效的連接體驗，享受移動互聯帶來的便捷。當我們享受更加暢快穩定的聯網體驗，卻並很少有人知道除了modem這還與射頻前端的性能與複雜性密不可分。

作為今年上半年最受關注的旗艦機型之一，三星蓋樂世S8憑藉外觀與性能讓用戶讚嘆不已，這些吸引眼球的賣點就得益於驍龍835移動平台以及高通先進的射頻前端技術。在IHS Markit發布的射頻前端報告中拆解了三星蓋樂世S8，並著重提及了高通射頻前端技術對蓋樂世S8的貢獻。

射頻前端與顏值密不可分

高顏值、高性能、好體驗，已經成功智能手機的標配，也就是說「不僅要靠臉吃飯，還需有才華」!用戶對於智能手機顏值的執著也是苦了很多OEM廠商，要麼向同質化、大眾審美妥協，做差異化不明顯的產品;要麼就要狠下一番功夫，打造與眾不同的智能手機。三星S8顯然屬於後者。

手機外觀很考驗企業工業設計，同時還涉及到供應鏈、產品規劃、內部布局和硬體配置等多個方面。比如用戶很喜歡的金屬機身，就讓對信號有一定的影響。高通先進的射頻前端支持載波聚合的TruSignal自適應天線調諧和包絡追蹤技術，並已經應用在驍龍800/600系列中，讓OEM廠商在手機材質、內部天線布局的選擇上更加靈活，避免設計問題導致用戶使用期間通訊及連接不穩定，保障顏值提升空間。

三星蓋樂世S8十分重要的亮點就是——全面屏。喬布斯曾表示智能手機的最佳尺寸就是3.5英寸，但是如今不到5英寸的手機都可以歸為「小屏」。用戶需要大屏手機卻不希望手機整體尺寸變得過大、過沉，也就是說要在原有基礎上「加量，不加架」，於是高屏佔比就成為重要趨勢。屏幕大了功耗也會增加，自然需要大電池，既要擴大電池容量又要保證纖薄機身，就需要在其他的模塊上推廣「瘦身減肥計劃」。

瘦身意味著更高的集成度，為了幫助OEM企業設計、生產出更優秀的產品，高通從源頭著手，提升射頻前端整體集成度，釋放更多空間。例如，高通首批基於GaAs的產品——QPA546x和QPA436x多模多頻功率放大器模組(MMPA)。QPA546x MMPA是支持載波聚合的模組化前端解決方案的一部分，該模組化配置為支持先進連接特性(如千兆級LTE、LTE-Advanced和4x4 MIMO)的終端提供了一個零部件數量較少、設計工作簡單的解決方案。

通過下面這張三星蓋樂世S7 edge與三星蓋樂世S8主板的對比可以進一步感受到高集成度給主板設計帶來的便利。射頻前端的設計複雜程度標準隨著同一設備內發射和接受通道的數量增加而提高。這通常與射頻前端設計中使用的天線數量和支持的空間數據流的數量相關。三星S6 Edge+和S7 Edge在Cat. 6和Cat 9/12設備之間，天線架構保持相對不變，而在Cat. 16 設備中將會看到天線數量的顯著增加。

拆解圖片來源於iFixit

三星蓋樂世S8是第一款支持Cat.16 LTE的量產智能手機，其下行鏈路速率約為千兆比特每秒 (1Gbps) ，與上代旗艦級數據機支持LTE Cat12 600Mbps的速率相比有了顯著的提高。此外通過對三星S8+的拆解分析發現該手機同時使用了來自高通QAT3550和QAT3514的阻抗/孔徑天線調諧技術， 以充分提高置於屏幕下方的天線性能。通過部署類似數據機智能天線調諧技術，OEM廠商可以減小天線尺寸，提高整體電源效率和信號穩定性。

隨時隨地連接體驗，離不開射頻前端

「移動便攜的互聯網入口」是手機成為最普及智能終端的原因之一。智能手機對於用戶不僅僅是交流通訊，連接他人的工具，還是生活助手以及娛樂寶庫。

為了保障用戶長時間、穩定、流暢的連接體驗，高通先進的射頻前端同樣功不可沒。蓋樂世S8是首款面向載波聚合使用高通 TruSignal自適應天線調諧技術的智能手機，這一技術將提供室內戶外更一致的語音與數據體驗。高通最新一代TruSignal天線增強支持主分集天線切換、天線調諧、高階分集接收等三個技術。其中主分集天線切換可以在「死亡之握」姿勢下將信號切換到手機上方的分級天線，避免信號受到干擾;天線調諧利用動態天線阻抗調諧器和若干孔徑天線調諧器，與集成的高通驍龍LTE數據機緊密配合，動態適應變化的信號狀況，實現出色的信號強度和高能效連接，在移動體驗期間儘可能保證信號的穩定、高效，避免因為場景切換而造成信號丟失。

除此之外，5G的腳步越來越近，預計將在2019年底投入商用，屆時更寬的頻譜範圍(授權和非授權)、更多的載波聚合、更廣的頻率範圍以及向後兼容的需求等對射頻前端提出了更高的要求，如果在設計時考慮不全面，那麼OEM廠商在推出新設備時就會受到限制。IHS Markit一份射頻前端相關的報告中，不僅介紹了高通對三星蓋樂世S8中射頻前端特性的貢獻。更是表明了射頻前端技術對於智能手機的深遠影響「沒有射頻前端中幾項技術的進步，就沒有移動手機上的4G+和5G新空口(NR)技術的發展。」

先進的射頻前端技術保證了連接的穩定和高效，接下來要面對的就是功耗了。

控制功耗，體驗升級不壓榨電池

手機屏幕尺寸越來越大，性能越來越強，帶給續航的壓力也就越來越大!如何利用有限的電池容量獲取更持久續航時間，是整個智能手機生態共同的話題。對此，高通自然不會讓射頻前端加入「拖後腿」的隊伍中去，除了通過提高集成度來「節約」空間外，技術提升機優化對於續航的幫助同樣不容忽視。三星蓋樂世S8搭載驍龍X16 LTE 數據機，支持Cat.16 帶來更快的數據傳輸速度、移動設備更小的占空比和更高效的網路交互釋放了網路資源，還可以保證更延長的電池續航時間。

據悉在相同吞吐量下，採用TruSignal天線增強技術可以讓電池續航時間提升高達20%;與此同時高通在其前端套片中提供包絡追蹤(ET)技術採用包絡追蹤技術，根據射頻信號的包絡來調整給PA供電的電壓，達到最大的省電效果，提升PA的輸出功率，並解決PA發熱的問題。在不同頻段對於電流消耗會有不同程度的降低。

未來將被廣泛應用的場景之一是高功率用戶設備(HPUE)，跟普通的用戶設備相比，HPUE的傳導功率會有所提升，大功率情況下傳導功率的提升會導致PA輸出電流增多，包絡追蹤的效果就非常明顯。另外，HPUE需要很大的PA輸出功率，給PA的設計也帶來極大的挑戰。高通的包絡追蹤能夠使PA工作在飽和狀態下的輸出功率進一步提高。

如何讓生態受益？

射頻前端作為移動行業的關鍵增長領域，據Mobile Expert數據指出，2020年預估市場規模將達到180億美元;2015-2020年年複合增長率達到13%。今年年初高通與TDK成立了合資企業，強強聯手帶來系統和集成等方面優勢，並在技術上更加領先。憑藉完整的射頻前端核心技術組合、先進的模塊集成功能、智能數據機支持系統及創新以及數據機到天線解決方案，高通能夠提升OEM廠商大規模移動終端交付的質量和效率，三星蓋樂世S8正是其中之一。並且通過先進的射頻前端技術，終端設備在設計和通信方面有很大的選擇空間與適應性。

對於用戶而言，射頻前端技術的提升保證了高質量、可靠穩定的通訊及連接體驗，隨時隨地的娛樂辦公應用以及長時間續航，以及自在無拘束的移動互聯時代。射頻前端的設計複雜程度和對數據流量的多樣支持，讓運行商和網路上的其他設備也從中受益。

正如文章開頭所言，智能手機終端各個模塊是相輔相成，形成閉環生態。如果某一個環節「跟不上節奏」那麼用戶體驗就會出現瑕疵。目前通訊正在向5G時代過度，屆時蜂窩IoT也將更多的融入用戶的生活中，對於連接的高效性、穩定性和安全性都有更高的追求。目前射頻前端市場已經有Broadcom、Skyworks、Qorvo等企業，但高通憑藉在通信領域積累的強大優勢，以及其在集成解決方案上的創新力，相信能夠在射頻前端領域大展拳腳。

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