從4G到5G，高端智能手機射頻前端如何進化？

從最早主要用于通話和短信的功能機，到下載速度快于很多家庭網絡連接的智能手機，射頻（RF）前端是一 直以來被忽視的一個部分。如今，大多智能手機用戶甚至都不知射頻前端為何物，但它仍然是手機設計自問世以來最重要的一個環節。射頻前端（RFFE） 是移動電話的射頻收發器和天線之間的功能區域，主要由功率放大器 （PAs） 、低噪聲放大器 （LNAs） 、開關、雙工器、濾波器和其他被動設備組成。如果沒有適當的RFFE，設備根本無法連接到移動網絡，從而對于如今的用戶來說毫無用處。一個設計合理的RFFE對于當前在手機性能、功能和工業設計方面的創新是至關重要的。

隨著智能手機市場的不斷成熟，高端市場不斷推陳出新。早期的高端智能手機屏幕較小，電池壽命較短，移動網絡帶寬不足以傳輸高清視頻或下載大文件。幸運的是如果用戶不僅僅滿足于通話和短信而有更多需求，現在他們可以整日沉浸在自己手機上，尤其是自LTE手機誕生以來。在過去的幾年里，智能手機用戶的需求已經得到了擴展，一定程度上受益于于YouTube、Facebook和Twitter等社交媒體應用的日益普及。這些應用軟件加快了用戶生成內容的生產和消費，推動了更快、更一致的下載和上傳速度。自LTE設備誕生以來，RFFE的復雜性顯著增加；設備的其他功能的改進也在改善整體用戶體驗方面獲得更多的肯定，但是這些改進導致了一個更具挑戰性的RFFE設計環境。

如今類似消費視頻的用戶應用體驗持續增強，以至于成為智能手機用戶最常見的應用行為之一。因此，隨著智能手機出貨量的增長，屏幕尺寸也隨之快速增大。屏幕在5英寸及以上的智能手機2016年出貨量占73%， 而一年前只有53%。大屏幕通常會拖累電池壽命，這也帶動了更大的電池容量設計。這些變化和其他功能的改進共同導致了關鍵RFFE組件的物理空間減少。與此同時，考慮到大尺寸屏幕對電池續航的影響，RFFE的設計要比以往更重視電源使用效率。

Gigabit LTE 與 射頻前端： 這很復雜

隨著每一代無線寬區域網絡（WWAN）技術的發展，射頻前端的復雜性也在不斷增加。然而，與之前任何一代相比，最新一代的旗艦產品在射頻內容和復雜性方面已經有了一個階梯式躍進。從LTE-A到LTE-A Pro的升級可能是目前RFFE設計復雜程度最大的一次飛躍。

RFFE的設計復雜程度標準隨著同一設備內發射和接受通道的數量增加而提高。這通常與RFFE設計中使用的天線數量和支持的空間數據流的數量相關。正如在上圖Galaxy S6 Edge+和下圖S7 Edge中所看到的，在Cat 6和Cat 9/12設備之間，天線架構保持相對不變，而在Cat 16 設備中將會看到天線數量的顯著增加。

隨著其擴展的載波聚合能力、更高階的調制、更復雜的天線架構、越來越多的空間流以及LTE-U功能，像Galaxy S8和S8+這樣新型高端智能手機的RFFE可以說是在它們發布時最復雜的智能手機射頻設計。

Galaxy S8和S8+是第一款支持Cat16 LTE的量產智能手機，其下行鏈路速率約為千兆比特每秒 （1Gbps） ，與上代旗艦級調制解調器支持LTE Cat12 600Mbps的速率相比有了顯著的提高。更快的下載速度不僅使終端用戶受益，而且還使移動網絡運營商和網絡上的其他設備受益。Cat16 LTE帶來更快的數據傳輸速度，移動設備更小的占空比，更延長的電池續航時間，同時也通過更高效的網絡交互釋放了網絡資源。此外，運營商還可以通過像LTE-U這樣的技術來利用免牌照的頻譜。