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封面故事 | Cover Story - 5G

的射频链路需要高度集成的模块。在某些情况下，
可能需要在某些手机中引入额外的天线来支持高
频段，从而导致进一步的尺寸和 RF 隔离难题。

射频前端设计
工程师在设计射频前端时必须非常小心，以
便它们能够满足 5G 非独立无线电所要求的非凡
效率、带宽、线性度和输出功率要求。满足整体
要求取决于射频前端关键组件的性能优化，如功
率放大器、低噪声放大器和滤波器。
成功的关键是结合使用不同工艺技术制造的
图2. Qorvo QM19000, 一款5G非独立无线电移动射频前端。
级别领先组件。采用先进封装技术，这些组件可
以整合到集成模块中，从而节省空间、提高功效 连续几代的该工艺都提高了增益和功率输出，从
并改善散热性能。 而可以满足新的要求，例如功率等级 2，同时还
在 Qorvo， 我们设计 了一 个满足 5G 非独 可以提高效率。采用我们的 HBT5 工艺生产的功
立无线电全球要求的 RF 前端（见图 2）。这个 率放大器具有很高的热性能，具有出色的散热特
前端就是我们在 2017 年世界移动大会上推出的 性，这要归功于我们的铜凸点封装技术。
QM19000，具有带宽非常宽的滤波器来支持分配 即使采用我们的 HBT5 工艺制造的两级功率
的 4G 和 5G 频段，它支持跨越 3.3GHz 至 4.2GHz 放大器，也可能需要额外的放大以满足更高输出
的 900MHz 范围。 功率的要求，例如在支持功率等级 2 时 , 以及在
该滤波器不必具备的一个特性是“陡峭的裙 使用 CP-OFMD 波形时（其中收发器驱动电平预
边”，这是其他设计中需要用来避免更加拥塞的 计会降低高达 3dB）。为了满足这些需求，我们的
频谱较低频率区域的干扰。由于这一点，暂时没 QM19000 包含一个额外的可变增益放大器。该产
有必要使用体声波滤波器技术，尽管这可以用于 品还具有复杂的功率管理功能，可用于在包络跟
未来需求的发展。 踪模式和平均功率跟踪模式之间切换。
对于低噪声放大器，有多种技术可用，包括 QM19000 的其他优点包括高饱和功率附加
绝缘体上硅，但 GaAs pHEMT 一直是理想的选择， 效率，同时还在很宽范围正向电源电压下保持良
因为它提供了满足严格线性要求方面的优势。 好的线性效率。使用 GaAs 而不是 SiGe 时，该模
为了满足 5G 非独立无线电要求，功率放 块可在整个 3.3-4.2GHz 频率范围内保持高效率，
大器至关重要。它必须同时处理 4G 和 5G 传 SiGe 可在这些高频率下提供比其他技术更高的增
输。在第一种实施方式中，包络跟踪将用于 4G 益。发送 100MHz CP-OFDM 信号时，在支持的频
LTE，以最大化整体系统效率。然而，由于通常 率范围内提供一致的增益，同时保持了高线性度。
为 100MHz 的更大带宽，这项技术不适用于 5G。 很明显，为移动宽带建立非独立无线电标准
因此，功率放大器必须支持多种功率管理方案 ： 已经使运营商能够加速 5G 的计划。与此同时，
4G 的包络跟踪和 5G 的平均功率跟踪。由于它必 它创造了具有挑战性的新的移动射频前端需求，
须满足两种模式下的性能要求，因此需要将包络 包括需要同时支持 5G 和 4G 波形以及大带宽，同
跟踪模式下的高饱和效率与平均功率跟踪模式下 时在很宽条件范围下提供高增益、高效率和线性
的线性效率结合起来。当同时支持 4G 和 5G 传输 度。集成 RF 前端，包括基于化合物半导体技术
时，该放大器还必须满足线性和增益要求。这包 的高性能 PA，是解决这些难题的关键。随着其他
括由于峰值与平均功率比高，其使用于功率回退， 5G 应用领域向着部署方向发展，它们将面临其他
而这是 CP-OFDM 的必要条件。 RF 挑战，需要针对设备和无线基础设施的创新型
为了满足 4G 和 5G 的所有要求，包括饱和 高性能解决方案。这些解决方案可能会利用化合
和线性效率，有必要使用由化合物半导体技术制 物半导体的独特性能特点。
造的功率放大器，例如我们的 HBT5 GaAs 工艺。

www.compoundsemiconductorchina.net 化合物半导体 2018年第2期 11