Page 58 - MWJC_MayJun2018_eMag
P. 58

ProductFeature  特色产品



                                           全球首款5G射频前端模块




                                           The World’s First 5G RF Front-End Module

                                           Qorvo Inc.
                                           美国北卡罗莱纳州格林斯博罗




      随   着市场对移动视频和其它应用的需               容性。例如，5G信号比4G中使用的信                新频段的基准要求。
                                        号宽得多；单个4G LTE载波最大提供
          求日益增长，为智能手机和其它移
                                                                              为同时满足4G和5G的所有Tx要求
      动设备提供5G的日程也不断加快。2017              20MHz，而5G Tx信号带宽的一般目标             （包括饱和及线性效率），QM19000搭
      年3月，3GPP标准组批准了一项新的5G              是100MHz。对于4G，包络跟踪(ET)广            载了一个采用Qorvo GaAs HBT5工艺制造
      非独立（NSA）无线电标准。这项标准                泛用于移动前端以最大程度提高功效；                 的两级PA。除了提高效率外，HBT5还可
      让移动运营商可以利用其现有的4G基础                但它不能用于5G，因为当今的包络跟踪                在5G所用的高频下提供比SiGe等其它技
      设施提供5G增强型移动宽带（eMBB）               器支持的最大带宽为40MHz。5G必须使              术更高的增益。HBT5 PA还具备支持更
      服务。因此，5G移动部署预计最早于                 用平均功率跟踪(APT)模式（即固定电               高功率输出所需的热性能，并采用Qorvo
      2019年开始，初期5G实施将使用3.3和             压），而非ET。PA必须为5G传输提供               Cu Flip铜凸块封装技术实现高效散热。
      3.8GHz之间的频率。                      高线性效率，同时在将ET用于4G信号时               即使是HBT PA，也需要额外的放大来满
         在移动带宽方面，5G将作为4G的补              提供高饱和效率。QM19000支持高级电              足更高输出功率（例如2级功率）的特定
      充而非取而代之。采用载波聚合的LTE                源管理，可使模块在ET和APT模式之间               要求。若使用CP-OFMD，收发器驱动电
      Advanced和LTE Advanced Pro网络有望     切换。                               平预计会降低多达3dB，此时可能还需要
      提供高达1Gbps左右的峰值数据速率，                   其它挑战在于，5G规范定义了两               额外增益。QM19000搭载了一个额外的
      足以满足许多应用的需求。5G将大幅提                个可选波形：循环前缀正交频分复用                  可变增益放大器以满足这些需求。
      高峰值网络速度——高达10Gbps左右，              （CP-OFDM）和离散傅立叶变换扩展                   在支持 5G 性能要求的同时，
      以支持带宽密集型应用，例如直播视频                 OFDM（DFT-S-OFDM）。CP-OFDM          QM19000还有助于智能手机制造商在严
      和增强现实（图1）。与5G独立（SA）               在资源块中提供了很高的频谱封装效率                 格的空间限制内提供复杂的RF功能。
      规范不同，5G NSA使用现有的4G LTE            （高达98%），并为多路输入多路输出                例如，MIMO是提供5G所承诺的高数
      无线电和核心网络作为“锚”，搭配5G                (MIMO)提供了良好的支持。当运营商               据速率的关键技术。设备制造商应该会
      数据载波进行控制和管理。                      优先考虑尽可能提高网络容量时（例                  将4×4 MIMO用于下行链路，而一些
         为支持 5G ，移动设备射频前端               如在密集城市环境中），可能会使用该                 实施方案可能为上行链路额外提供2x
      （RFFE）面临巨大挑战，包括新频段、               波形。与LTE的情况相比，CP-OFDM              MIMO。这意味着制造商需要整合更多
      海量带宽、高输出功率以及4G和5G波                和海量带宽组合会大幅提高峰均功率比                 RF链，而智能手机中分配给RF器件的空
      形。作为全球首款5G移动RFFE，Qorvo            (PAR)，要求增加PA中的回退值，以避              间是基本固定的。QM19000等高度集成
      QM19000旨在应对这些挑战。QM19000           免超出规定限值。因此，PA必须在较                 的模块对于实现这一目标至关重要。
      获得了GTI 2017年“移动技术创新突破             宽功率水平范围内提供高功效和高线性                     5G将逐渐涵盖一系列不同的用例，
      奖。如图2所示，QM19000将功率放大器             度。RFFE也必须支持DFT-S-OFDM，这           每种用例都会带来新的RF挑战。Qorvo
      （PA）、低噪声放大器（LNA）、发送/              是用于LTE上行链路的同一波形，其频                将不断扩展旨在应对这些挑战的5G解决
      接收（Tx/Rx）开关和宽带滤波器集成到              谱封装效率较低，但范围更广。                    方案产品组合，而QM19000正是其中之
      单个模块中，支持高达400MHz的带宽，                  5G RFFE还需要支持2级功率（一种           一。■
      频率范围为3.3至4.2GHz。                  更高输出功率规范），以克服高频下的
         5G对RFFE功效和线性度的要求非              更大传播损耗。2级功率最初批准用于特                Qorvo Inc.
      常复杂，因为在区域应用中，3.5GHz               定的4G频段，可将天线的输出功率倍增                美国北卡罗莱纳州格林斯博罗
      频段已经用于LTE，需要具备向后兼                 至26dBm。对于5G SA，2级功率是所有            www.qorvo.com

                     10 ms  延迟               延迟    <1 ms                                   Tx输出
                                                                               自PMIC      （旁路）
                                                        50Eb/月
              7.2Eb/月  数据流量                    数据流量     (2021年)
                                                                     Tx输入
            1 Gb/s  峰值数据速率                      峰值数据速率     20 Gb/s
                                                                                                       天线
            3 GHz  可用频谱          4G    5G          可用频谱      30 GHz         RFFE/偏置
      10万个连接/km 2   连接密度                          连接密度     100万个
                                                           连接/km 2         至PMIC      Rx输出 Rx输入
                                                                                           （旁路）
      图1：5G与4G性能比较。                                                 图2：QM19000 RFFE模块的功能。

      56                                                            Microwave Journal China  微波杂志  May/Jun 2018
   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63