手机射频前端模块化趋势

自从多模多频功放问世以来，一直都有人和笔者探讨射频前端开始了模块化趋势，慢慢走向了模块化设计主导的思路，射频工程师以后就没有工作要干了，所有工作都是芯片供应商来完成的。其实不然，今天我们就基于这个认识来谈谈移动终端射频前端模块化在产业链上的重要性以及笔者自己的一些见解。

1、射频前端模块化的前世今生

我们在六七年前做3G的时候，绝大多数项目都采用的是分立方案来进行设计。为什么那时候没有模块化设计思想呢？这就要拉起整个无线通讯发展的历史阶段去谈在每个特定时期产品对设计方案的需求不一样来讨论了。

我们以前经常背诵：3G包括，WCDMA、TDS-CDMA、CDMA2000和WiMAX。其实从这几种制式来看，做到现在的就剩下前三种了，前三种做的最多就剩下WCDMA了，我们就以WCDMA为例来说。WCDMA的频段当时只有Band1/2/3/4/5/8，最常用的只有Band1/2/5/8，大多数项目最多也就支持这四个频段，而且市面上最流行的就是传说中的3X3封装的PA，所有厂家的都是可以兼容的，如图1。再加上GSM四个频段就可以组成一个全球频段的手机了，加之当时大多数是feature phone，smart phone也是刚开始发展，所以给射频留下的发挥空间是非常大的，包括设计面积、天线性能等都没有现在那么高的要求，所以整个产业链都不会想到去把射频前端做成模块化的产品，可以想象一下，如果那时候就做一个模块化的产品的话，要么就是大卖发大财，要么就是没人用，因为那时候的技术真的不是什么门槛，那时候的射频前端四件套就是：功放PA、 双工器DXP、滤波器Filter和天线开关ASM，就和现在的WiFi一样了，如果模块化成功，我们就真的只需要做测试了。但是那时候很多厂家也有了射频前端模块化的概念了，图2就是将分立的中频PA和低频PA集成到一起，这样面积又可以节省很多，虽然这样集成没有大卖特卖，但是它标志着射频前端模块化的思想已经开始萌芽了。

图1、3X3 封装分立PA

图2、中频+低频双频PA

大概从2012年开始，LTE已经开始出现了，刚开始时，频段还是比较少的，就是把WCDMA那个几个频段升级到支持LTE，当然了，射频前端包括PA（LTE PA对3G PA进行了优化，提高了线性度，向下兼容的，可以支持3G）、双工器、滤波器和天线开关都把3G时候的继承了下来，那时候大家也还都没有想到LTE后来两年时间发展的很快了，其实那一年就是一个过渡阶段而已，但很可惜的是，那时候还没有像样的多模多频段PA出来。

到了2013年，LTE就开始突飞猛进的发展了，商用频段发疯式的增加，我们在开发的时候要问每个厂家是否有一大堆频段的PA，很庆幸的是，那时候大多数频段的分立PA都是有的，大多数频段的双工器也是有的，同时又鼓舞人心的是出现了多模多频段PA，with GIPO controller，这也算是一个很大程度上的变革了，那一年，是那么依稀可见的回忆在脑海中，那一年真正的开始了LTE大规模商用。如3就是多模多频PA，可以说这种结构的PA生命周期还没有结束，我们都还在大规模的应用着，只不过是将过去的GPIO controller换成了一个神奇而且恰到好处出现的MIPI controller，在控制方式上又有了多样性。MIPI的原理和作用在此就不用赘述了，度娘恭候你的请教。

图3、LTE阶段多模多频PA

大概从2015年开始，很多射频前端模块厂商开始推出了将功放、双工器、滤波器、天线开关集成到一起的模块，工程师在开发产品时，只需要将MIPI寄存器配置成功就可以驱动起整个模块了，也不再需要频段by频段的去做硬件匹配调试了，从这方面来看，射频前端开发或许已经走进了一个新时代，确实能够发现，包括现在，或许再包括往后的几年内，这种模块化的设计依然是非常流行的。图4就是所谓all in one模块。现在大的手机厂家对中高端机型都使用了这种模块化设计方案，后面我们再举实例和大家分享。

图4、LTE阶段的射频前端模块

其实，总结起来，模块化射频前端方案设计的驱动力就是：LTE的发展带来多频段的需求，中高端机型的功能增多导致手机主板上射频前端布局面积越来越紧俏，模块化的设计方案可以缩短项目开发周期和减少开发过程中出现的问题。

2、射频前端模块的设计难点

如上面谈的，模块化的方案可以缩短项目开发周期和减少开发过程中遇到的各种各样的问题，如下：

第一，"车到山前必有路"已经行不通了。对市场需求的把握，其实这不仅仅是技术上的问题，说白了技术就是方案集成，相信有经验的厂家在技术上都可以把握的，比较难的就是，设计出来的射频前端模块是否能满足市场的需求，是否能满足客户的需求。比如，我们都知道大而全的东西是最