當(dāng)用戶通過 5G 手機(jī)進(jìn)行視頻流媒體傳輸時(shí)，基站與終端之間的信號(hào)鏈路中，射頻前端作為核心功能模塊承擔(dān)著關(guān)鍵處理任務(wù)。這一集成于手機(jī)主板的微型無線系統(tǒng)，負(fù)責(zé)完成無線信號(hào)的接收放大、發(fā)射濾波、信號(hào)切換等核心功能。

隨著全球 5G 網(wǎng)絡(luò)從非獨(dú)立組網(wǎng)（NSA）向獨(dú)立組網(wǎng)（SA）演進(jìn)，以及兩種模式長期混合部署的行業(yè)現(xiàn)狀，射頻前端的架構(gòu)設(shè)計(jì)與信號(hào)處理策略正經(jīng)歷系統(tǒng)性技術(shù)變革。這種變革不僅直接影響終端設(shè)備的信號(hào)質(zhì)量、續(xù)航能力和集成密度，更成為支撐 5G 網(wǎng)絡(luò)多模協(xié)同、全頻段覆蓋及復(fù)雜場景適配的底層技術(shù)關(guān)鍵。

兩種組網(wǎng)模式的信號(hào)密碼

NSA模式需要借用4G網(wǎng)絡(luò)作為臨時(shí)橋梁，手機(jī)需同時(shí)保持與4G和5G網(wǎng)絡(luò)的連接。在此模式下，射頻前端必須同時(shí)支持4G（如1.8GHz的B3 頻段）和5G（如2.6GHz的n41頻段）等多個(gè)頻段的信號(hào)處理，并在不同網(wǎng)絡(luò)間靈活切換。例如，中國移動(dòng)的用戶在NSA模式下，手機(jī)會(huì)自動(dòng)將4G頻段（保障覆蓋）與5G頻段（提升速率）進(jìn)行載波聚合，這時(shí)射頻前端需要精準(zhǔn)控制兩路信號(hào)的同步接收，在保障4G與5G通信鏈路之間互不干擾的前提下，還要確保雙連接狀態(tài)下的功耗平衡。

而SA則是完全獨(dú)立的5G高速公路，直接使用5G核心網(wǎng)，既能在Sub-6GHz頻段（如2.6GHz的n41、4.9GHz的n79）穩(wěn)定傳輸，也能利用毫米波（如26GHz的n258）實(shí)現(xiàn)超高速度。這時(shí)候的射頻前端更像專業(yè)賽車手，需要專注優(yōu)化高頻信號(hào)的處理能力。以毫米波為例，雖然能承載海量數(shù)據(jù)，但信號(hào)衰減很快，幾乎無法穿透建筑物。為了克服這個(gè)問題，需通過16 通道以上的大規(guī)模MIMO天線陣列結(jié)合波束賦形技術(shù)（波束增益≥15dBi）補(bǔ)償路徑損耗。

射頻前端面對(duì)的重重關(guān)隘

手機(jī)支持的頻段從4G時(shí)代的十余個(gè)擴(kuò)展至5G時(shí)代的三十多個(gè)，覆蓋VLB（Very Low Band，400-700MHz，如700MHz）、MB（Middle Band，1.4-2GHz，如1.8GHz）、HB（High Band，2.3-2.7GHz，如2.6GHz）、UHB（Ultra High Band，3.3-5GHz，如3.5GHz、4.9GHz）等區(qū)間，給手機(jī)射頻前端帶來復(fù)雜的技術(shù)考驗(yàn)，尤其是在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)混合部署NSA與SA的場景下，這種挑戰(zhàn)呈現(xiàn)出多維度的復(fù)雜性。

5G時(shí)代的濾波器、開關(guān)等前端元件數(shù)量較4G時(shí)代增長40%，這種趨勢(shì)將導(dǎo)致天線區(qū)域受到壓縮。為了避免因空間壓縮而帶來的天線性能退化，射頻前端必須采用更高集成度的設(shè)計(jì)，在有限空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高性能與高復(fù)雜度的兼容。通過模組化集成設(shè)計(jì)與天線復(fù)用器、孔徑調(diào)諧等技術(shù)，工程師實(shí)現(xiàn)了手機(jī)主板射頻區(qū)域面積的高效壓縮與空間復(fù)用功能，但NSA/SA混合場景下的頻段組合復(fù)雜度導(dǎo)致信號(hào)路由矩陣規(guī)模指數(shù)級(jí)增長，傳統(tǒng)分立器件方案的寄生參數(shù)已無法滿足3.5GHz以上頻段的相位匹配要求。

中頻3.5GHz作為5G主流部署頻段，雖無毫米波的穿透損耗，卻面臨高帶寬與高階調(diào)制的嚴(yán)苛考驗(yàn)。與此同時(shí)，Sub-6GHz頻段的載波聚合技術(shù)極易產(chǎn)生相鄰頻道信號(hào)串?dāng)_導(dǎo)致的互調(diào)干擾，需依賴高性能BAW濾波器構(gòu)建射頻干擾抑制屏障—— 這類濾波器通過體聲波諧振技術(shù)實(shí)現(xiàn)陡峭的帶外抑制特性，在NSA與SA的不同組網(wǎng)模式下，對(duì)濾波器的阻帶抑制深度、插入損耗一致性提出了差異化技術(shù)要求。

在網(wǎng)絡(luò)模式切換場景中，射頻前端需化身精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)器。當(dāng)用戶從地鐵等密集場景進(jìn)入開闊地帶，前端需在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成從4G/5G雙連接的NSA模式到5G獨(dú)立工作的SA模式的切換。這一過程中，低噪聲放大器（LNA）需實(shí)時(shí)協(xié)同優(yōu)化接收靈敏度與PA功耗控制：

在NSA模式下，因需同時(shí)維持4G語音鏈路與5G數(shù)據(jù)通道的雙連接，LNA需在保證4G頻段高靈敏度接收的同時(shí)，通過動(dòng)態(tài)增益控制避免5G頻段信號(hào)過載；

而在SA模式下，雖無需兼顧4G鏈路，但為平衡高速率傳輸與終端續(xù)航，LNA需在提升5G頻段接收靈敏度的同時(shí)，通過自適應(yīng)偏置技術(shù)降低靜態(tài)功耗。這種高頻次、高精度的多參數(shù)協(xié)同調(diào)整，對(duì)低噪聲放大器的全模式動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力提出了極高要求。

在NSA與SA混合部署的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，前端不僅要適應(yīng)不同組網(wǎng)模式下的信號(hào)處理需求，還要在多路信號(hào)協(xié)同處理中確保相位同步，避免因相位偏差導(dǎo)致的信號(hào)干擾，進(jìn)一步加劇了設(shè)計(jì)難度。

多種新技術(shù)并進(jìn)破局

傳統(tǒng)射頻前端恰似散落的精密工具箱，濾波器濾除雜波以提純信號(hào)，開關(guān)負(fù)責(zé)頻段通道的智能切換，功率放大器則承擔(dān)信號(hào)能量的增強(qiáng)任務(wù)。要面對(duì)5G頻段擴(kuò)展與主板空間壓縮的雙重挑戰(zhàn)，業(yè)界通過高度集成化模組實(shí)現(xiàn)硬件架構(gòu)重構(gòu)。例如，將低噪聲放大器 (LNA) 與功率放大器模組 (PAMiD) 深度融合，形成L-PAMiD模塊化方案，正成為行業(yè)技術(shù)革新的核心方向。Qorvo推出的QM77051就是這種趨勢(shì)的體現(xiàn)。該產(chǎn)品集成了高度整合低頻、中頻、高頻頻段處理鏈路，相當(dāng)于將客戶端廣泛應(yīng)用的QM77052低頻集成方案與QM77058中高頻集成方案的功能模塊，全部濃縮至單一封裝內(nèi)。這種創(chuàng)新設(shè)計(jì)徹底顛覆了傳統(tǒng)射頻前端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)邏輯，將原本繁復(fù)的多器件協(xié)同工程，簡化為標(biāo)準(zhǔn)化的模塊級(jí)解決方案，在提升信號(hào)一致性的同時(shí)，顯著降低了終端廠商的設(shè)計(jì)復(fù)雜度與供應(yīng)鏈管理成本。

在5G Sub-6GHz頻段的復(fù)雜信號(hào)處理場景中，BAW濾波器憑借其低插入損耗、高抑制特性和寬溫域穩(wěn)定性，成為應(yīng)對(duì)互調(diào)干擾與載波聚合挑戰(zhàn)的核心技術(shù)。通過FBAR結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（利用空氣界面聲波反射）和晶圓級(jí)封裝（WLP）技術(shù)，BAW濾波器實(shí)現(xiàn)了對(duì)相鄰頻段的高效隔離。例如，采用Qorvo的LowDrift或NoDrift技術(shù)的BAW濾波器可將溫度漂移系數(shù)控制在-20~+25ppm/℃（LowDrift）或 0±2ppm/℃（NoDrift），較傳統(tǒng)SAW濾波器（-45~+35ppm/℃）穩(wěn)定性顯著提升。這種溫漂抑制能力可減少濾波器通帶偏移，在NSA/SA動(dòng)態(tài)頻率切換場景中維持帶外抑制性能，降低因溫度變化導(dǎo)致的帶外信號(hào)侵入風(fēng)險(xiǎn)。

RF-SOI技術(shù)在射頻開關(guān)中已得到廣泛應(yīng)用，它也被用于LNA，通過縮短?hào)砰L來提高增益和降低噪聲系數(shù)。基于高電阻率SOI基板（HR-SOI）的開關(guān)器件，在1.9GHz及以下頻段可實(shí)現(xiàn)0.5dB以下的插入損耗和35dB以上的隔離度，為LNA增益參數(shù)的快速切換提供路徑選擇支持，以適配NSA/SA多模網(wǎng)絡(luò)的需求。例如，在弱信號(hào)場景中，通過開關(guān)切換至高增益LNA模式以維持鏈路穩(wěn)定性。

結(jié)語

5G時(shí)代的射頻前端技術(shù)革新，本質(zhì)上是一場精密工程與系統(tǒng)架構(gòu)的雙重革命。從離散器件到高度集成化模組的演進(jìn)，不僅是物理空間的壓縮藝術(shù)，更是信號(hào)處理邏輯的重構(gòu)。多種技術(shù)的出現(xiàn)，不僅是單一器件的性能迭代，更標(biāo)志著射頻前端從功能堆砌向系統(tǒng)協(xié)同的范式轉(zhuǎn)變，為5G終端在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)無縫連接、極致性能與長續(xù)航的平衡奠定了技術(shù)基石，推動(dòng)移動(dòng)通信進(jìn)入 “全頻段融合、全場景適配” 的智能化新階段。