【行业】5G终端商用,射频前端或将腾飞(53页)

当前 5G。 硬件在过去几年中,通信厂商和硬件制造商都在积极布局 5G 产品,例如针对毫米波、MIMO、载波聚合等一系列软硬件应用的开发。当前最新的 5G 硬件都是在配合相关标准,例如 3GPP R15。虽然 5G 第一阶段规范和更新还在进行中,但是可以通过软件更新的方式来满足要求。目前已经推出的 5G 模组和收发机可以进行软件升级,并且可以提供吞吐量处理功能,在当前毫米波还没有正式使用的情况下,依然可以提升潜在带宽。目前很多硬件制造商和通信公司都在积极推进 5G 试验和部署,这种情况在 2019 年将会持续。在 5G 标准正式完成前,各个厂商通过使用这类可以修改的 NSA 5G NR 技术来满足 5G 需求。对于硬件和核心网络来讲,为了满足未来 5G 标准最终版本,可编程能力和灵活性显得至关重要。

射频前端模块简介。射频前端即 Radio Frequency Front-End,简称 RFFE,是天线和射频收发机之间的射频电路部分。通俗的理解方式就是靠近天线部分的设备就是射频前端。以手机接收信号为例,空气中的无线电磁波信号经过天线转换为有线信号,之后送入射频前端部分。在射频前端部分中,电磁波从天线出来先进入天线调谐器(antenna tuner),它是连接天线和后续电路的一个匹配网络。接着信号经过分集开关(diversity switch),为移动和基础设施应用提供低插入损耗、高隔离和出色的线性度。之后是个双工器(diplexer),双工器用于天线输入输出部,拥有在收发时分类或混合 2 种不同频率信号的功能,并且还用于 CA(carrier aggregation)电路中。再然后信号经过射频开关送到滤波器电路,射频开关负责接收、发射通道之间的切换;滤波器负责发射及接收信号的滤波;最后经过低噪放,低噪声放大器主要用于接收通道中的小信号放大,同时抑制噪声在可接受的范围内,供后续的收发机处理。接收机/发射机用于射频信号的变频、信道选择。信号的发射路径中各部分的作用与接收路径几乎相同,但是发射路径不再使用低噪放而是功率放大器(Power Amplifier,PA),用来放大信号作为发射使用。

射频硬件设计挑战。NSA 5G NR 中加入了 sub-6GHz 频段,因此射频硬件也需要可以支持新的 n77,n78 和 n79 波段。虽然NSA 5G NR 中没有明确规定,但是在最终版本中 5G 很有可能支持小于 600MHz 的低频段,来满足大规模的低功耗连接,例如 IoT、工业 4.0/工业 IoT 以及其他机器类通信。5G 带来的新的子载波信道、宽带、载波聚合和 4×4 MIMO 标准会带来大量滤波器、天线、低噪放、功放、开关在模组和收发机中的变化和新应用。5G 频段的紧凑型和有限的空间设计都会给硬件设计带来不小挑战。

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