射頻前端包含收發(fā)器輸出和天線之間的元器件。傳統(tǒng)上，它是由眾多廠商在不同技術(shù)混合使用的基礎(chǔ)上獨(dú)立設(shè)計(jì)的一組產(chǎn)品。但隨著移動(dòng)數(shù)據(jù)推動(dòng)頻段的大量增加，以及LTE和載波聚合這些先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)解決方案已經(jīng)不能很好地滿足市場(chǎng)需求。
在LTE市場(chǎng)中，基于頻段、不同的調(diào)制方案、功率放大器模式、天線調(diào)諧狀態(tài)和下行鏈路載波的數(shù)量相乘估算，射頻前端的復(fù)雜度將增大5,000倍。因此，業(yè)界需要真正的可重構(gòu)射頻前端，來滿足可配置、可調(diào)諧的需求。
一個(gè)全球通用的SKU(Stock Keeping Unit)設(shè)計(jì)將具有更大的靈活性，并能顯著降低成本。以蘋果公司的IPhone 5S為例，Peregrine半導(dǎo)體與Gartner、IHS iSuppli和Strategy Analytics等行業(yè)領(lǐng)先的分析公司經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)，iPhone 5S中含有5個(gè)SKU，以適應(yīng)全球不同區(qū)域的需要。研究表明，這些器件之間最明顯的區(qū)別就是射頻前端的不同。試想一下，如果有一項(xiàng)技術(shù)可供蘋果公司使用，一個(gè)SKU就能滿足全球需要，那么，在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、制造以及供應(yīng)商管理和存貨管理等方面，將可節(jié)省巨大的成本支出。
可重構(gòu)射頻前端系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
Peregrine的UltraCMOS Global 1是一種易于使用的可重構(gòu)射頻前端系統(tǒng)(圖1)。它采用單一平臺(tái)設(shè)計(jì)，適用于所有模式和頻段，隔離性能好，解決了互操作問題，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)SKU能夠在全球所有地區(qū)運(yùn)作。該系統(tǒng)能夠擴(kuò)展支持更多的頻段，開關(guān)損耗小，可調(diào)諧。它集成了業(yè)界首個(gè)LTE CMOS功率放大器(PA)，可以達(dá)到砷化鎵(GaAs)功率放大器的性能。UltraCMOS Global 1功率放大器提供寬頻帶功放通道，支持中國(guó)的TDD-LTE技術(shù)網(wǎng)絡(luò)。
圖1：UltraCMOS Global 1系統(tǒng)圖。
Peregrine市場(chǎng)總監(jiān)Duncan Pilgrim表示，這樣高水平的可重構(gòu)能力主要得益于Peregrine的UltraCMOS 10技術(shù)平臺(tái)。它采用了先進(jìn)的CMOS工藝，利用射頻SOI基片，比起同類的解決方案，在性能方面提高了50%。
UltraCMOS Global 1對(duì)于整個(gè)無線生態(tài)系統(tǒng)是有利的：平臺(tái)提供商和原始設(shè)備制造商(OEM)可以建立一個(gè)單一的平臺(tái)設(shè)計(jì)來面向全球市場(chǎng)，從而加快產(chǎn)品上市時(shí)間;消費(fèi)者可以得到更長(zhǎng)的電池壽命、更好的接收效果、更快的數(shù)據(jù)傳輸速率和更廣闊的漫游范圍;最后，使用更高性能的射頻前端可以擴(kuò)大覆蓋范圍并減少掉線，無線運(yùn)營(yíng)商可以降低其在網(wǎng)絡(luò)上的資本投入。
采用首個(gè)LTE CMOS功率放大器
在射頻SOI領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的Peregrine一直致力于在CMOS基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)集成射頻前端。Peregrine亞太區(qū)及日本總經(jīng)理賴炫州表示，這樣做的最大的好處就是，它的高度可重構(gòu)性賦予射頻工程師極大的靈活性。從簡(jiǎn)單的偏置控制到整個(gè)射頻調(diào)諧，可以有不同程度的可重構(gòu)性。
UltraCMOS Global 1采用業(yè)界首個(gè)LTE CMOS功率放大器，它的性能與領(lǐng)先的砷化鎵功率放大器相同。在相鄰信道泄漏比(ACLR)為-38dBc的情況下，使用WCDMA(語音)波形，UltraCMOS Global 1功放的PAE(功率附加效率)性能接近50%。這個(gè)性能與領(lǐng)先的GaAs功放的性能處于同一個(gè)水平，超過其他CMOS功放十個(gè)百分點(diǎn)，這表示效率提高了33%(圖2)。此外，對(duì)于LTE波形，在不同資源塊分配的情況下，UltraCMOS Global 1功放的PAE性能與GaAs功放相當(dāng)。達(dá)到這個(gè)水平性能，并不需要增強(qiáng)包絡(luò)跟蹤，也不需要數(shù)字預(yù)失真，而CMOS功放與砷化鎵功放在進(jìn)行性能對(duì)比測(cè)試時(shí)，往往要加強(qiáng)包絡(luò)跟蹤，并使用數(shù)字預(yù)失真。
如何用可重構(gòu)射頻前端簡(jiǎn)化LTE設(shè)計(jì)復(fù)雜性
圖2：UltraCMOS Global 1功放達(dá)到GaAs功放水平，比現(xiàn)有CMOS功放效率提升33%。
據(jù)了解，Peregrine已經(jīng)為市場(chǎng)提供了超過20億個(gè)開關(guān)和調(diào)諧器，而UltraCMOS Global 1功放的誕生具有重要意義，它成為完成可重構(gòu)射頻前端所需的最后一個(gè)元件。UltraCMOS Global1射頻前端系統(tǒng)的平臺(tái)整合將在2014年完成，并將在2015年后期投入大批量生產(chǎn)。
