5G手机需要怎样的射频前端 2020年开启的5G商用时代

2020年开启的5G商用时代，对手机等终端的性能提出更高的要求，促使射频器件的成本与所需数量双提升。
这种变化的直接结果就是射频前端模块化的程度不断提高。作为手机通信系统的核心组件，射频前端的性能直接决定了移动终端可以支持的通信模式，以及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标，进而影响终端用户的通信质量。模块化能在提高集成度的同时保证产品性能，因此成为行业发展的必然趋势。
不断演进的模块化
回溯历史，从分立器件到FEMiD（集成双工器的射频前端模块， Front-End Module with Integrated Duplexer），再到PAMiD（集成双工器的功放模块， Power Amplifier Module with integrated Duplexer ），射频前端集成化的趋势愈加明显。
在4G时代，射频前端以分立和模块两种方式并立于世。出于空间和成本的考量，高端手机往往会采用射频前端模块。 2016年以后，模块方式渐成为主流，先后有ASM、FEMiD登上舞台，最后演进出集成了多模多频PA、RF开关、滤波器等元件的PAMiD模组。
“接下来，将低噪声放大器(LNA)集成到PAMiD中，是推动射频前端模块继续发展的重要动力之一。 ”Qorvo华北区应用工程经理张杰表示。
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Qorvo华北区应用工程经理张杰
随着5G 商业化落地，智能手机中天线和射频通路的数量将显著增多，对射频低噪声放大器的数量需求会迅速增加，而手机PCB却没有更多的空间。在这种情况下，从PAMiD到L-PAMiD ，射频前端模块可以实现更小尺寸(节省面积达35-40mm2) ，支持更多功能。
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张杰认为模块化有几大优势：首先是统一的封装，避免了器件的单独重复封装；第二是省去PCB上大量的走线，使其布局更为灵活；第三则是解决了分立器件的兼容性问题。
不过， “随着PCB面积越来越紧凑，器件的布局非常紧密，功能模块同时在工作，互扰成为非常难解决的问题。 ”张杰指出，因此需要RF屏蔽技术来降低与EMI及RFI相关的辐射。这就引出了PAMiD的上重要技术——自屏蔽。
降干扰要靠自屏蔽
Qorvo采用的RF屏蔽技术被成为Micro Shield ，是目前领先的自屏蔽技术。
该技术就是在模块的表面再涂一层合金，取代原来外置的机械屏蔽罩，以起到屏蔽干扰信号的作用。最早一代的Micro Shield技术可将当时RF的高度和体积分别降低15%和25% 。
“从5G时代的集成化趋势来看， L-PAMiD和自屏蔽技术既相辅相成，又将是手机射频前端模块未来发展的两个重要方向。 ”Qorvo封装工艺工程部副总监赵永欣表示。
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Qorvo封装工艺工程部副总监赵永欣
因为外部 LNA 通常在位置上不靠近功放，因此， PAMiD 对 RF 自屏蔽的需求并不高。但伴随着 5G 时代对 L-PAMiD 需求的增加，如果外置机械屏蔽罩设计不正确， L-PAMiD 的灵敏度将会受到严重的影响。因此，受惠于 5G 时代的来临， Micro Shield 自屏蔽技术的重要性得以充分体现。
从架构上来说，采用Micro Shield自屏蔽技术的L-PAMiD能使其表面电流减少100倍，这相当于其射频前端模块自带屏蔽罩，无需再思考机械屏蔽罩的放置问题。
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L-PAMiD和Micro Shield 自屏蔽技术目前还仅在高端手机上采用。不过，以5G的推进速度来看， L-PAMiD和Micro Shield技术成熟指日可待。
【5G手机需要怎样的射频前端】“今年下半年，市场中就会出现采用具备Micro Shield自屏蔽技术和L-PAMiD射频前端模块的中低端手机。 ”赵永欣预测。（校对/Andrew）