RF MEMS和軟件無(wú)線(xiàn)電

隨著(zhù)LTE多頻多模智能手機時(shí)代的來(lái)臨，新一代智能手機要求在2G、3G模式基礎上增加支持LTE模式及相應的工作頻段，并實(shí)現國際漫游的工作頻段，頻段總量接近40個(gè)。頻段的快速增加引發(fā)內部射頻（RF）天線(xiàn)尺寸與功耗過(guò)大問(wèn)題，如何降低天線(xiàn)數量、尺寸并增強信號接收性能與頻寬是當前工程師面臨的問(wèn)題。射頻工程師對射頻前端器件提出了更高的要求，促使射頻半導體廠(chǎng)商加速研發(fā)創(chuàng )新RF技術(shù)與解決方案，包括RF MEMS及軟件定義無(wú)線(xiàn)電（SDR）、天線(xiàn)頻率調整等新興技術(shù)，已受到終端設備制造商關(guān)注。

　　RF MEMS技術(shù)提升手機天線(xiàn)性能節約成本

　　隨著(zhù)業(yè)界對RF技術(shù)要求的提升，Qualcomm、聯(lián)發(fā)科等芯片大廠(chǎng)開(kāi)始積極強化RF方案，高通更率先推出業(yè)界首款CMOS功率放大器（PA），以改善RF性能與成本。由于芯片廠(chǎng)商的RF方案優(yōu)勢在于處理器端的信號增強與噪聲消除，對優(yōu)化RF天線(xiàn)尺寸與傳輸功耗的效果依然非常有限， 業(yè)界開(kāi)始關(guān)注采用MEMS技術(shù)工藝的RF產(chǎn)品。

　　RF MEMS是近年來(lái)MEMS領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，其基于機械式諧振結構，只要改變內部隔板距離就能使電容流量產(chǎn)生變化，可免除外部電容與開(kāi)關(guān)等零組件，減輕天線(xiàn) 總體功耗與體積；此外，其具備可編程能力，可支持軟件無(wú)線(xiàn)電（SDR）功能，并實(shí)現天線(xiàn)頻率調整、可調式阻抗匹配等控制方案，協(xié)助簡(jiǎn)化RF前端模塊 （FEM）設計、增強信號接收性能、帶寬及減少天線(xiàn)數量。由此實(shí)現射頻系統的片內高集成，消除由分立元件帶來(lái)的寄生損耗，真正做到系統的高內聚，低耦合， 能顯著(zhù)提高系統的性能。

　　射頻微機電系統（MEMS）設計和制造廠(chǎng)商Cavendish Kinetics總裁Dennis Yost表示，隨著(zhù)智能型手機頻段的持續增加，如何提升RF天線(xiàn)性能，且不影響系統占用空間與耗電量表現，已成為RF器件和手機廠(chǎng)商的產(chǎn)品發(fā)展重點(diǎn)，由此 帶動(dòng)新一輪RF技術(shù)革命，這為在尺寸和性能都表現優(yōu)異的RF MEMS技術(shù)帶來(lái)新的機會(huì )。

　　Yost進(jìn)一步介紹，采用Cavendish Kinetics RF MEMS持術(shù)的LTE手機可望于近期陸續推出，目前Cavendish Kinetics正與多家手機制造商緊密合作，初期將鎖定高端LTE多頻多模手機應用，待逐步達到量產(chǎn)經(jīng)濟規模后，再挺進(jìn)中低端手機市場(chǎng)。

　　Yost預計2014 -2016年RF MEMS技術(shù)將快速發(fā)展，包括RF前端模塊的功率放大器、濾波器（Filter）和雙工器（Duplexer）均可動(dòng)態(tài)調整，進(jìn)而達成更高效率；另外，由于RF MEMS兼容CMOS工藝并支持數字界面，未來(lái)可能與邏輯芯片進(jìn)一步結合，實(shí)現更高整合度的手機系統解決方案。 同時(shí)RF MEMS因減少周邊器件用量，整體物料清單（BOM）成本反而比傳統RF設計更低，而且在各種LTE頻段中平均能提高35%傳輸效率，RF MEMS將成為未來(lái)5～10年手機設計中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　業(yè)界預計未來(lái)四年RF MEMS技術(shù)演進(jìn)圖

　　軟件無(wú)線(xiàn)電（SDR）技術(shù)日益成熟 將進(jìn)駐LTE手機

　　各國頻譜規劃差異以及電信運營(yíng)商也各自布署FDD或TDD LTE網(wǎng)絡(luò )，導致手機天線(xiàn)功能的需求復雜化。芯片商與系統廠(chǎng)商除發(fā)力新興RF技術(shù)外，也開(kāi)始采用日益成熟的SDR技術(shù)，希望通過(guò)軟件編程功能，自動(dòng)偵測并切換至用戶(hù)所在地的最佳LTE頻段，以最小幅度的RF硬件變動(dòng)，優(yōu)化手機性能。

　　NVIDIA在Tegra 4i中已率先導入LTE軟件定義調制解調器（Modem），打響SDR技術(shù)在手機RF應用中的第一槍?zhuān)壳爸辽龠€有二十幾家處理器廠(chǎng)商計劃采用SDR技術(shù)，以協(xié)助系統廠(chǎng)商改善LTE手機天線(xiàn)的尺寸與耗電量?；蛟S SDR技術(shù)將是加速LTE手機上市，并實(shí)現全球漫游的關(guān)鍵推手之一。

　　微處理器廠(chǎng)商Tensilica創(chuàng )始人Chris Rowen表示，隨著(zhù)LTE手機加入多輸入多輸出（MIMO）、載波聚合（Carrier Aggregation）等功能后，對天線(xiàn)的性能要求更將大幅提升，廠(chǎng)商為兼顧高性能與低功耗、小尺寸設計，將采用SDR技術(shù)發(fā)展特定基帶RF子系統或增 強型接收器（Turbo Receiver），以滿(mǎn)足LTE、LTE-Advanced的設計需求。

　　總結