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TechnicalFeature 技术特写
n79 DRx
5 GHz Wi-Fi
2 GHz Wi-Fi
5 GHz Wi-Fi Transceiver
GNSS
2 GHz Wi-Fi
GPS L5
LM/MHB_3
LB_2
n77 DRx
MHB_4
UHB_4
n79 DRx
UHB_3
图4：5G智能手机射频前端的复杂性，还不包括任何毫米波频段。
会降低传输链效率。
4×4 MIMO
LTE需要两条下载通道，用于接收分
集，而5G需要四条1GHz以上频段的独立
射频下行链路，以通过4× MIMO和CA提
供更高的数据速率。在某些频段上，5G
还会指定两条可选的上行链路。手机制
造商面临的挑战是如何将这些额外的信
号路径装入分配给RFFE的有限空间中。
解决这个问题的关键在于提高集成
度，即使用通常集成了PA、开关和滤波
器的集成模块。除了节省空间和提高性
能外，集成模块还提供预测试射频构建
模块，这有助于手机制造商满足行业严
苛的手机开发周期。以前从3G过渡到4G
时，手机主要采用分立式元件，而此次
过渡与之前不同，几乎所有手机制造商
都一致认同使用集成式RFFE来加快其首
批5G设备的上市速度。
上接第22页
实物加工与测试结果
本文所设计的DPA在Rogers 4350
基板上制造而成（图3）。BST铁电
电容的偏置电压为45V以产生90度相
移。主放大器和峰值放大器都采用NXP
MRF8P26080H LDMOS功率晶体管。主
放大器和峰值放大器的V DS 均为28V，
而主放大器和峰值放大器的V GS 分别为
2.65V和2.28V。工作的频率范围为2570-
2620 MHz。
在频率为2.6GHz时，与传统DPA所
测得的PAE相比，本文所设计的DPA的
模拟和测量PAE如图4所示。该DPA与传
统DPA相比具有更高的PAE，最大PAE为
46.2%。图5展示了在使用2.6GHz中心频
率和5MHz间隔的双音信号时，该DPA的
IMD3模拟与测量值与传统DPA的IMD3
测量值的比较。与常规DPA相比，该
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5G手机，鉴于其天线数
n79 LB_1 量有限，且必须支持更
LAA LB_2
LB
LAA LM/MHB_1 广的频率范围，因此必
须使用天线调谐来维持
性能。另一种天线技术
Wi-Fi M/HB N79_1
MHB_2 是天线转换开关，它在
Transceiver
UHB_1 一些LTE手机中是一种
UHB 高性能选项，而在5G手
n77
机中将成为必不可少的
Rx Filter
Bank N79_2
UHB_2 技术。天线转换开关利
UHB
n79
n79 用单个模块覆盖多个频
率，使得多条射频通道
Rx Filter Diversity
Bank Switch 5G Sub-6 GHz RF 可以同时连接至天线，
Matrix 4G RF Impacted by 5G
4G RF 同时防止通道之间的干
n77 DRx
扰。天线转换开关目前
被有些LTE手机用于路
由CA信号，但它将会成
天线的空间 为5G手机不可缺少的组件，用于支持15
射频复杂性的提高也使得天线数 版和之后版本的规范所定义的海量双连
量有所增加，接近手机可达到的实际极 接CA选项。
限。为了支持4×下行链路MIMO、双上
行链路MIMO、范围更广泛的频段和要 应对挑战
求（例如2× Wi-Fi MIMO），如今LTE 在大肆宣传5G的背后，现实中部署
手机的天线数量预计会从3个增加到5 的速度远远快于最初的预期，让智能手
个，5G智能手机则会从4个增加到8个， 机制造商添加5G功能的压力越来越大。
或者更多。与此同时，随着手机行业转 新标准带来了前所未有的射频挑战，包
而采用全屏设计，放置手机天线的边框 括更高程度的复杂性、海量带宽、线性
区域会缩小，因此天线可用的空间实际 度和功率管理。
上也会缩小。需要在更小的空间内安装 在3GPP制定5G标准的同时，Qorvo
更多的天线就意味着天线的尺寸必须缩 和其他RFFE供应商通过与无线基础设施
小，因此天线的效率会降低。 制造商、网络运营商、芯片提供商和智
这些趋势将推动RFFE采用两类天线 能手机制造商合作，为这些工作提供支
解决方案。一类是天线调谐，可以将每 持。如同在之前的技术过渡过程中，解
根天线都调谐到工作频段，使它更加高 决复杂的5G挑战将需要创新型射频解决
效。在某种程度上，LTE手机已经采用 方案，让制造商能够为消费者推出新的
了天线调谐，主要用于提高性能。对于 产品。■
DPA的IMD3得到显著改善。在低功率状 Doherty Power Amplifier Using Composite Right/Left-
态时，它们几乎相同，因为此时峰值放 Handed Transmission Lines[J]. IEEE Microwave & Wireless
Components Letters, 2008, 18(8):533-535.
大器处于关闭状态。然而，当峰值放大 3. Tsai J H, Huang T W. A 38–46 GHz MMIC Doherty
Power Amplifier Using Post-Distortion Linearization[J].
器导通时，IMD3的改善幅度高达16dB。 IEEE Microwave & Wireless Components Letters, 2007,
表1将本工作与最近发布的具有高 17(5):388-390.
线性度和效率的PA进行了比较。 4. Kim J, Fehri B, Boumaiza S, et al. Power Efficiency and
Linearity Enhancement Using Optimized Asymmetrical
Doherty Power Amplifiers[J]. IEEE Transactions on
Microwave Theory & Techniques, 2011, 59(2):425-434.
总结 5. Kuylenstierna D, Vorobiev A, Linner P, et al. Composite
通过改变DPA中BST铁电电容谐振 right/left handed transmission line phase shifter using
单元的电压，抑制了峰值放大器的AM ferroelectric varactors[J]. IEEE Microwave & Wireless
Components Letters, 2006, 16(4):167-169.
到PM失真。与传统的DPA以及最近发 6. Sazegar M, Zheng Y, Maune H, et al. Low-Cost Phased-
Array Antenna Using Compact Tunable Phase Shifters
布的其他工作比较表明，本文所设计的 Based on Ferroelectric Ceramics[J]. IEEE Transactions on
DPA在效率上达到了一个较好的水平， Microwave Theory & Techniques, 2011, 59(5):1265-1273.
7. Kim J H, Cho C S, Lee J W, et al. Linearity improvement
并且具有提高线性度的潜力。■ of class-E Doherty amplifier using gm3 cancellation[J].
Electronics Letters, 2008, 44(5):359-360.
参考文献 8. Cho Y, Kang D, Kim J, et al. Linear Doherty Power
1. Mung S W Y, Chan W S. Wideband phase inverter integrated Amplifier With an Enhanced Back-Off Efficiency Mode for
in Doherty power amplifier for linearity improvement[J]. Handset Applications[J]. IEEE Transactions on Microwave
Electronics Letters, 2015, 51(10):771-773. Theory & Techniques, 2014, 62(3):567-578.
2. Ji S H, Sang K E, Cho C S, et al. Linearity Improved
Microwave Journal China 微波杂志 Nov/Dec 2018