射频前端模块（RFFEM：Radio Frequency Front End Module）是手机通信系统的核心组件，对它的理解要从两方面考虑：一是必要性，是连接通信收发芯片（transceiver）和天线的必经通路；二是主要性，它的性能直接决定了移动终端可以支持的通信模式，以及吸收旗子暗记强度、通话稳定性、发射功率等主要性能指标，直接影响终端用户体验。
如图1所示，射频前端芯片包括功率放大器（PA：Power Amplifier），天线开关（Switch）、滤波器（Filter）、双工器（Duplexer和Diplexer）和低噪声放大器（LNA：Low Noise Amplifier）等。
简述PA、Switch、Filter、Duplexer和Diplexer
1、功率放大器（PA）
PA直接决定了手机无线通信的间隔、旗子暗记质量，乃至待机韶光，是全体射频系统中除基带外最主要的部分。手机里面PA的数量随着2G、3G、4G、5G前向兼容，以及由此带来的频段的增加而增加，以PA模组为例，4G多模多频手机所需的PA芯片增至5-7颗，StrategyAnalytics预测称5G时期手机内的PA或多达16颗之多。
就工艺材料来说，目前砷化镓PA是主流，CMOS PA由于参数性能的影响，只用于低端市场。4G特殊是例如高通等LTE cat16，4x20MHZ的载波聚合技能，对PA线性度高Q值得哀求，会进一步依赖砷化镓PA。同时，据Qorvo预测，随着5G的遍及， 8GHz以下砷化镓PA仍是主流，但8GHz以上氮化镓有望在手机市场成为主力。
射频前端功能组件环绕PA芯片设计、集成和蜕变，形成独立于主芯片的前端芯片组。随着无线通讯协议的繁芜化及射频前端芯片设计的不断演进， PA设计厂商每每将开关或双工器等功能与功率放大电路集成在一个芯片封装中，形成多种功能组合。根据实际情形，TxM（PA+Switch）、PAD（PA+ Duplexer）、 MMPA（多模多频PA）等多种复合功能的PA芯片类型。
2、滤波器（Filter）/双工器（Duplexer）
RF滤波器包括了SAW（声表面滤波器）、BAW（体声波滤波器）、MEMS滤波器、IPD（Integrated Passive Devices）等，而双工器是包含Rx和Tx滤波器。SAW、BAW滤波器的性能（插入损耗低、Q 值高）是目前手机运用的主流滤波器。SAW 利用上限频率为2.5GHz~3GHz，BAW利用频率在 2.0GHz 以上。
对SAW来说，技能趋势是小型片式化、高频宽带化、降落插入损耗。采取更小尺寸，包括倒装（flip chip packaging）和WLP（晶圆级封装）、WLCSP（Wafer Level Chip ScalePackaging）技能正在利用，同时更高通带率、High isolation，High selectivity以及更低价格。
与 SAW 比较，BAW性能更好，本钱也更高，但是当频段越来越多，乃至开始利用载波聚合的时候，就必须得用BAW技能才能办理频段间的相互滋扰问题。BAW所需的制造工艺步骤是 SAW 的10倍，但因它们是在更大晶圆上制造的，每片晶圆产出的 BAW 器件也多了约4倍。即便如此，BAW的本钱仍高于 SAW。随着技能的演进， BAW可能会逐步替代SAW。
从集成角度，滤波器/双工器除了与PA集成外，也会考虑与开关的集成，如图所示。
3、天线/开关（Antenna/Switch）
天线是在手机射频前端方面，我国具有最大自主知识产权的领域。MIMO技能的运用遍及为天线带来巨大增量市场，估量到2020年，MIMO64x8将成为标准配置，即基站端采取64根天线，手机采取8根天线。目前市场上多数手机仅仅支持MIMO 2x2技能，手机天线数量须要增3倍。5G将引入高频率频段，天线的设计方案将由现有的单体天线改为阵列天线，新型磁性材料及LTCC集成技能将是5G天线的核心技能。
在调谐及开关方面，须要特殊强调的是MEMS开关的运用。如Cavendish Kinetics 公司的MEMS调谐及开关技能，其第一代射频MEMS天线调谐器产品，已经被各种智好手机采取。
除通信系统以外，手持设备中的无线连接系统（Wi-Fi、GPS、Bluetooth、FM和NFC等）对射频前端芯片也有较强的需求，如图2所示。
从“五模十七频”提及，回溯2G到4G手机频段发展
在4G遍及的过程中，“五模十三频”、“五模十七频”等观点成为高端手机芯片的主要标志，也成为手机厂商主要的宣扬热点。这并非是大略的营销噱头，而表示了智好手机兼容不同通信制式的能力，是手机通信性能的核心竞争力指标。
在过去的十年间，手机通信行业经历了从2G（GSM/CDMA）、2.5G（Edge）到3G（WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA），再到4G（FDD-LTE/TD-LTE）两次重大家当升级。伴随4G时期而来的是手机利用频段的指数级增长，图3给出了到目前为止3GPP公布的E-UTRA（Evolved Universal Terrestrial Radio Access，演进的陆地无线接口）全部的频段分布：
个中，GSM利用的频段为Band 2/3/5/8，W-CDMA利用的频段为Band 1/2/5，TD-SCDMA利用的频段为Band 34/38，TD-LTE利用的频段为Band 34/38/39/40/41，FDD-LTE利用的频段为Band 1/3/4/7/17/20。
常日来说，4G手机必须兼容2G和3G，同时，由于环球分配的LTE频谱浩瀚而且离散，为知足国际漫游的需求，手机终端须要支持更多的频段，从而催生了“五模十三频”、“五模十七频”等观点，具备这种功能的手机真正可以实现“一机在手，走遍环球”。
2G到4G，射频前端芯片数量和代价均明显增长
手机芯片向多模方向发展以及支持频段数量指数性增加是手机射频前端模块数量快速增长的紧张驱出发分。不雅观察2G到4G射频前端办理方案的三幅示意图，可以形成两点直不雅观感想熏染：1，射频前端芯片数量不断增长；2，射频前端系统繁芜度不断提高。
图4是2G功能手机（Feature Phone）的范例射频前端办理方案，紧张的射频前端芯片有：1个功率放大器模块（PA），2个发射低通滤波器（LPF），2个吸收滤波器（Saw Filter），1个SP6T开关。个中，功率放大器、LPF Filter和SP6T Switch被集成到一颗PA Module里。
图5是3G手机（WCDMA）的范例射频前端办理方案，紧张的射频前端芯片在2G方案的根本上，增加了2组PA Module和4组双工器（Duplexer）。
图6是4G LTE手机范例射频前端办理方案，支持“五模十二频”，可以看到，在4G时期，射频前端芯片不仅在数量上产生指数级增长，在设计繁芜度上更是大大提高。紧张的射频前端芯片有：1个集成频段选择开关的多模功率放大器（MMPA），4个PA Module，3个Duplexer/Multiplexer，6个吸收/发射Filter，1个用于TD-LTE模式的S1P2开关，分别用于高频、低频和分集电路的3个天线开关模块，1个吸收分集滤波器。
表1整理了2G至4G射频前端办理方案中器件的数量，可以看到，4G方案的射频前端芯片数量比较2G方案和3G方案有了明显的增长。印证了我们对手机射频前端芯片的数量随着支持频段数量的增加而指数级递增的推论。
从更为直不雅观的角度不雅观察，图7给出了手机射频前端模块从2G到4G演进过程中价格和出货量的变革数据。目前，高端4G智好手机中射频前端模块的价格合计已经达到16.25美元，中高端4G产品也有7.25美元。比较2G手机的0.80美元和3G手机的3.25美元，射频前端模块的单位产值有了几倍、几十倍的提高，并且，随着4G通信网络渗透率的不断提高，高端4G手机的出货量依然在不断攀升中。
貳精选20个手机射频技能对答
1、什么是RF？
答：RF 即Radio frequency 射频，紧张包括无线收发信机。
2、手机RF IC处理旗子暗记的事理如何？
答：当射频/中频(RF/IF)IC吸收旗子暗记时，系接管自天线的旗子暗记(约800Hz～3GHz)经放大、滤波与合成处理后，将射频旗子暗记降频为基带，接着是基带旗子暗记处理；而RF/IF IC发射旗子暗记时，则是将20KHz以下的基带，进行升频处理，转换为射频频带内的旗子暗记再发射出去。
3、一样平常手机射频/中频模块由哪些部分组成？
答：一样平常手机射频/中频模块系由无线吸收、旗子暗记合成与无线发射三个单元组成，个中无线吸收单元系由射频头端、混波器、中频放大器与解调器所组成；旗子暗记合成部份包含分配器与锁相回路；无线发射单元则由功率放大器、AGC放大器与调变器组成。
4、手机基带处理器的组成和紧张功能是什么？
答：常见手机基带处理器则卖力数据处理与储存，紧张组件为DSP、微掌握器、内存(如SRAM、Flash)等单元，紧张功能为基带编码/译码、声音编码及语音编码等。
5、如何理解手机的射频、中频和基频？
答：手机内部基本布局依不同频率旗子暗记的处理可分成射频（ＲＦ）、中频（ＩＦ）及基频（ＢＦ）三大部分，射频卖力吸收及发射高频旗子暗记，基频则卖力旗子暗记处理及储存等功能，中频则是射频与基频的中介桥梁，使旗子暗记能顺利由高频旗子暗记转成基频的旗子暗记。
6、手机末了的发射频率是在890---915Mhz，这是调频波还是调幅波？测利用gmsk调制的gsm手机的射频部分，为何在测试时利用固定的902.4Mhz的固定频率？
答：GMSK调制指高斯最小频移键控，是数字调制，某种程度上可以理解成是调频，但频率的改变以离散的（不连续的）办法进行，而调频纯粹是仿照调制，频率的改变是连续的。
从890MHZ到915MHZ共25MHZ频带宽度，信道间隔为200KHZ（即0.2MHZ），共有125个上行信道，测试时不可能125个信道都测，常日会选3个有代表性的频点（信道），两边两个，中间一个，902.4MHZ刚好是中间的信道。
7、推举RF仿真软件及其特点？
答：Agilent ADS仿真软件作RF仿真。这种软件支持分立RF设计和完全部系设计。详情可查看Agilent网站。
8、哪里可以下载关于手机设计方案的相应知识，包括几大模快、各个模块的功能以及由此对硬件的性能哀求等内容？
答：可以看看www.gsmworld.com和www.139130.net，或许有所帮助。关于TI的wireless solution,可以看看www.ti.com中的wireless communications。
9、在做手机RF收发部分设计时，如何办理RF滋扰问题？
答：GSM 手机是TDMA事情办法，RF收发并不是同时进行的，减少RF滋扰的基本原则是一定要加强匹配和隔离。在设计时要考虑到发射机处于大功率发射状态，与吸收机比较更随意马虎造成滋扰，以是一定要特殊担保PA的匹配。其余RF前端filter的隔离也是一个主要的指标。PCB板一样平常是6层或8层，必须要有足够的ground plane以减少RF滋扰。
10、如何肃清GSM突发滋扰？
答：在PCB布线时，要把数字和射频部分很好的隔离开，必须担保好的ground plane。一些电源和旗子暗记线必须进行有效的电容滤波。
11、选择手机射频芯片时，紧张考虑哪些问题？
答：在选择射频芯片时紧张考虑以下几点：
射频性能，包括可靠性。
集成度高，须要少的外围原器件。
本钱成分。
12、 “手机吸收机前端滤波器带宽根据吸收频率的带宽来决定,必须担保带内旗子暗记以最小的插损通过，不被滤除掉。” 在知足能有效吸收旗子暗记的情形下，对前端滤波器，如果滤波器带宽比较宽，那么滤波器的插损就小（对SAW不知是不是也是这样），但带内噪声就增加，反之相反。那么在给定吸收旗子暗记频率范围的情形下，该当如何来考虑滤波器的带宽，使带内旗子暗记以最小的插损通过？
答：该当从系统设计的角度考虑这个问题，包括频率范围(frequency range,sensitivity)和感度(selectivity)等。可以在插损(insertion loss)、带宽(bandwidth)和带外抑制(out of band rejection)之间取得折衷, 只要选择的值符合系统需求，就可以了。
13、若何办理高频LC振荡电路的二次谐振或者多次谐振？
答：可以改进振荡器反馈网络的频率选择性，或者利用输入匹配电路以削弱谐波。
附干系英文回答原文：
You can improve the frequency selectivity of oscillator feedback network or take advantage of the output matching circuitry to attenuate the harmonics.
14、RF端口匹配结果好坏直接影响RF链路的旗子暗记质量。如何最快最好地调试这些匹配电路？
答：
第一步：可以基于电路板设计利用网络剖析仪丈量实际的S参数，并将其输入到RF仿真SW中，以得到初始的匹配网络。
第二步：可以基于匹配网络的仿真结果，在板上做一些进一步的优化事情。
附：干系英文回答：
Step 1: You can measure the actual S parameters using network analyser based on your board design and input it to the RF simulation SW to get the initial matching network.
step 2: Based on the simulation result of matching network you can do some further optimization work on your board.
15、在设计如wireless LAN card 的时候常会利用屏蔽罩用以屏蔽掉RF部分的辐射。这样做会增加本钱。有什么办法可以少用乃至不用屏蔽罩？
答：可将高功率RF旗子暗记置于PCB中间层，并确保良好接地以减少散射。但是屏蔽罩仍是担保稳定发射性能的首选。
附干系英文回答原文：
You can put high power RF signal in the middle layer of PCB and make sure have good grounding to reduce the radiation,but shielding can is still the preferred way to gurantee the stable radiation performance.
16、10～30mV的有用旗子暗记：放大100～120dB后，有用旗子暗记达到峰峰值3V～~4V，但噪声旗子暗记也达到了300mV旁边，但实际哀求噪声旗子暗记在20mV以下，如何办理？（前级放大问题不明显，抵牾不突出，关键到末了一级放大后，问题就涌现了。）
答：首先要确保有用旗子暗记有非常好的信噪比，然后才将其输入放大器链，接着打算得到目标旗子暗记振幅和噪声水平所需的增益与NF的大小，末了根据这些数据选择得当的器件设计放大器链路。
附干系英文回答原文：
First please make sure the useful signal has very good SNR before you input it to amplifiers chain,then you can calculate how much gain and NF you need to get the targeted signal amplitude and noise level, based on this you can choose the right components to design amplifiers chain，
17、在开拓WLAN的PCB Layou时候，若何匹配或打算线路为50ohm.？
答：50ohm匹配由PCB层叠决定。将PCB参数(层厚度、)利用RF仿真工具打算阻抗、line thickness和line width。
附干系英文回答原文：
You can calculate the impedance using RF simulation tools by setting PCB parameters like layer thickness, line thickness and line width.
18、如果线路匹配不好，若何在网络剖析仪下打算所匹配的元件（L ，C）？
答：如果线路不匹配，可以利用网络剖析仪丈量S参数，并借助史密斯圆图利用LC元件来补偿这种不匹配。
附干系英文回答原文：
If there's mismatching you can use network analyser to measure the S-parameters and use LC conponents to compensate the mismatch using Smith chart.
19、在射频电路比如放大器的设计中，其管子的旗子暗记地与偏置电路的电源地是否分开为好，或者至少在同一层分开？
答：一样平常不须要分开旗子暗记地和电源地。
附干系英文回答原文：
Normally you don't need to seperate the ground of power supply with the ground of amplifier。
20、不少射频PCB布板在空域即无元件和走线的地方没有布大面积地，这如何阐明？在微波频段是否应不一样？
答：可以在DC线路上加足数的小电器。
附干系英文回答原文：
you can add enough small capacitors on DC line.
叁手机射频芯片厂家1Infineon
官网：http://www.infineon.com/
简介：在无线通信业务领域，英飞凌的产品包括面向射频连接、无绳和移动电话以及无线网络根本举动步伐的芯片和芯片办理方案。 英飞凌的紧张目标之一便是将各种射频功能集成于手机芯片中，例如收发器、滤波器、开关和功率放大器等，同时采取CMOS制造工艺。
2Peregrine
官网：http://www.psemi.com/
简介：Peregrine半导体是村落田公司，是高性能射频集成电路或RFIC的领先无厂商供应商。该公司的办理方案利用了UltraCMOS®技能，这是一种得到专利的高等绝缘体（SOI）形式，可将多个RF，仿照和数字功能设计，制造和集成到单个芯片上。主营天线开关。
3TDK
官网：http://en.tdk.eu/
简介：是天下上最大的电子元器件制造商之一，产品紧张市场在通信领域、消费领域、汽车领域及工业电子领域。 旗下从事射频模组业务的子公司：Epcos。
4Murata
官网：http://www.murata.com/
简介：村落田公司是一家利用性能精良电子质料，设计、制造最前辈的电子元器件及多功能高密度模块的企业，收购Renesas的功率放大器业务。主营陶瓷电容、陶瓷滤波器、高频零件、无线传感器等。
5Qorvo
官网：http://www.qorvo.com/
简介：Qorvo 由RFMD 和 TriQuint合并而成。兼具 RFMD 和 TriQuint 的技能、集体履历和聪慧资源，是移动、根本举动步伐和国防运用领域可扩展和动态 RF 办理方案的环球领导者。
6Skyworks
官网：http://www.skyworksinc.com/
简介：思佳讯的半导体办理方案支持的领域包括汽车、航空航天与国防、打算、互联家庭、消费电子产品、媒体、医疗、移动设备、联网、智能能源和可佩戴设备。主营射频及无线半导体办理方案、放大器、衰减器、检波器、二极管、定向耦合器、前端模块等。
7Avago
官网：www.avago.org.cn
简介：Avago （安华高科技）公司是一家设计、研发并向环球客户广泛供应各种仿照半导体设备的供应商，公司紧张供应复合 III-V 半导体产品，收购了博通。主营无线通信、有线根本举动步伐、工业和汽车电子产品、消费电子和打算机外围设备。
8SmarterMicro
官网：http://www.smartermicro.com/
简介：广州聪慧微电子公司从事微波器件和射频仿照集成电路芯片设计、开拓、发卖并供应干系技能咨询和技能做事。核心技能团队专长于射频、仿照及SOC研发，创造了多项国际前辈的发明专利及核心技能。
9Huntersun
官网：http://www.huntersun.com.cn/
简介：汉天下电子有限公司于2012年7月创办，专注于射频/仿照集成电路芯片和SOC系统集成芯片的开拓，以及物联网核心技能芯片及运用办理方案的研发和推广。紧张产品：手机终端2G/2.5G/3G/4G无线射频前端/功放系列核心芯片和无线连接芯片。
10RDA
官网：http://www.rdamicro.com/
简介：锐迪科致力于射频及稠浊旗子暗记芯片和系统芯片的设计、开拓、制造、发卖并供应干系技能咨询和技能做事。产品紧张包括GSM基带/多制式射频收发器芯片/多制式射频功放芯片/蓝牙、无 线、调频收音组合芯片/机顶盒调谐器/数字及仿照电视芯片/对讲机收发器/卫星电视高频头等。
11Vanchip
官网：http://www.vanchiptech.com
简介：唯捷创芯（天津）电子技能株式会社2010年景立于天津滨海新区。在上海、北京、深圳、苏州设有研发中央及办事处。公司致力于射频与高端仿照集成电路的研发，是集设计、测试、发卖一体化的集成电路设计公司。公司目前的紧张产品是射频功率放大器，广泛运用于2G/3G/4G手机及其它智能移动终端。
12中普微电子
官网：http://www.cuct.com.cn/
简介：公司从事射频IC设计、研发及发卖，产品涵盖GSM、W-CDMA、TD-SCDMA、CDMA2000以及快速演化的TD-LTE，供应2G/3G/4G全面的射频前端办理方案。目前公司产品以其高性价比的上风在市场上备受欢迎，得到浩瀚客户包括品牌商切实其实定。CUCT的的前瞻性TD-LTE射频功放技能突显了CUCT能够为环球4G市场供应成熟的射频办理方案。
13国民飞骧
简介：2015年从国民技能分离出来。2010年开始依托海内市场开拓国产射频功率放大器和射频开关。2011年，其NZ5081运用于宇龙酷派8180 TD-SCDMA手机，是第一个运用于智好手机的国产PA（RDA是第一个运用于国产功能机的PA）。2015年，phase 1射频功放做进红米2A手机。国民飞骧已经拥有了海内同行业内最完全、最完好的4G射频办理方案，覆盖包括MTK、高通、展讯、联芯、Marvell等各种平台。
