手机射频前端发展状况及技术分析

王英振

（上海畅联智融通讯科技有限公司，上海 200120）

在设计手机时，射频收发器和天线的调校的好坏常常是关系手机接收信号的灵敏度的高低的重要的一个地方。尤其是在当前发展趋势下，我们会很重视手机的外形的设计。常常因为保证手机的颜值高，所以天线尺寸的设计一定得缩小，甚至会想方设法的将天线隐藏在手机的内部。这种设计已经流行很久了，但是通常这种设计只能起美观的作用，但是手机的效能会下降很多。

1 手机射频前端发展状况

1.1 射频前端介绍

手机射频模块的示意图如下图所示，主要组成部件有：天线、射频前端和射频芯片，主要负责高频无线电波的接收、发射和处理。其中天线主要负责射频信号和电磁信号之间的相互转换，射频芯片主要负责射频信号和基带信号之间的相互转换，射频前端负责将接收和发射的射频信号进行放大和滤波。[1]

图1 射频模块和射频前端

射频前端的主要组成部分为：滤波器，功率放大器，低噪声放大器，双工器，天线开关等部件组成。[2]其中天线开关的功能是：实现不同射频通道的相互转换；滤波器的功能是：射频信号的滤波；双工器的功能是：FDD体系的双工切换以及接收发射通道的射频信号滤波；功率放大器的功能是：放大发射通道的射频信号；低噪声放大器的功能是：放大接收通道的射频信号。

1.2 射频前端市场发展状况

通信技术不断的发展，伴随着频段、制式、新特性也变得越来越多，手机射频前端的地位也越来越高了。目前全球手机射频前端的市场如下图所示，现在射频前端的市场规模已经达到120亿美元了，通过计算我们推测在2020年时，手机射频前端的总体市场值会达到200亿美元以上。

图2 手机射频前端与手机货量增速

从下面的数据图可以看出，在2013年时，手机射频前端的市场规模的增速超过了手机出货量的增速。虽然这几年来全球的手机的出货量都下降了，从图中我们可以看出，手机的出货量的增速量在不停的下降。在2015年时，全球手机的出货量的增速为9%，而在2016年时出货量的增速下降到1%，但是手机射频前端的市场规模始终以15%以上的增速。并且单个手机终端的射频前端器件的价值变得很高，现在流行的手机产品，如三星、苹果等手机的射频前端的价值已经超过12.75美金。

1.3 射频前端技术发展趋势

手机射频前端以后的发展趋势，主要是提高集成度。将来的手机终端的射频前端的数量会很快的增长，而且我们猜测手机的体积不会变化很多，所以如果想要达到在相同的体积内装配更多的射频前端的目的，我们就必须提高射频前端的集成度。目前射频前端部件的组成材料大多数是GaAs，并且不能够在主芯片内集成，所以现在的射频前端都是独立的模块。

1.4 新技术对射频前端的影响分析

我们的手机网络从2G机时代的比较简单的通信体系，再到现在智能手机时代，即：2G、3G、4G、Wi-Fi等数量很多的无线通信体系，我们会对手机射频前端部件的技术，体积的要求也不断的提高，并且手机射频前端部件数量也不断的增多。

1.5 射频前端对5G技术的影响

5G通信技术是近年提出的新概念，是原先4G网络通信的拓展和延伸，它的数据传输速度较前一代相比，得到了跨越式的提升。5G通信技术相对于4G来说，就像飞机和汽车的速度对比，但是这种技术尚未成熟，尽管有一些公司已经宣称掌握了5G通信的核心技术，仍然无法真正的应用到实践当中。射频前端的不断发展，可以使无线通信技术的发展速度加快，能极大地缩短5G通信技术应用到实践中的过程。

2 手机射频前端的技术分析

2.1 新增频段和制式

从2G手机支持4个频段、3G手机支持9个频段，到3GPPR11版本中蜂窝通信系统支持的频段数达到41个，单款手机中射频前端的数量飞速增长。[3]将来的5G技术支持的频段的数目估计会超过50个，从而射频前端的数量又会增加很多。

2.2 载波聚合

CA是现在很热门的一种通信技术，它能够很有效的提升频谱碎片的使用率，并且会提高单个用户使用网络时，网速的最高速度的速率。现在下行2CA的终端是很常见的，而在2017年时终端的要求已经可以支持下行3CA。我们从终端的方面去看，发现在机体的芯片在能够满足大宽带的条件下，终端支持CA是对射频前端有很大的影响的。一般来说，CA类型可分为上行、下行；带内、带间，其中带内的CA只需射频前端可支持足够的带宽，无需新增器件，而带间的CA则对射频前端的影响较大[4]。

3 结束语

现在手机的存量已经快要饱和了，并且芯片市场也非常热烈，而射频前端的市场却始终保持着一个增速不停的增长并且发展势头也非常的可观。我们可以看出射频前端已经是手机中很重要的一部分。在上述的内容中，我们可以知道全网通终端的慢慢发展，以及一些其他的新技术的不断的发展会增快射频前端的发展。并且随着5G网络的慢慢发展，射频前端也会有着很大的发展机遇和技术挑战。

[1] 黄继宽.射频前端模块化Antenova让手机硬件设计更容易[J].电子与电脑，2005（12）：113.

[2] 张志浩.射频开关的研究及其在新一代智能手机前端模组中的应用[D].广东工业大学，2018.

[3] 李伟强，王四清.IS-95CDMA手机射频前端频率合成器的设计[J].移动通信，2000（06）：28-31.

[4] 詹文浩，戴国华.手机射频前端发展状况及技术分析[J].移动通信，2017，41（07）：5-9.