Skyworks： 射频系统间干扰是多模手机切换的最大难题

多模、多功能和低成本是下一代手机的三大发展趋势，由此也给射频、基带、电源管理、操作系统等领域带来了一系列的设计挑战和技术难题。《电子系统设计》的编辑就此专门采访了业内相关的著名公司，现将回复予以整理与您分享。 问：目前存在多种移动通信技术，如GSM、GPRS、EDGE、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。毫无疑问，双模/多模手机将越来越流行。那么，哪些种类的双模/多模手机将会成为今年及明年的主流手机呢？ 根据德意志银行估计，EDGE和WCDMA手机将从2006年的3.22亿部增长到2008年的7.33亿部。对于2008年的多模无线设计，Skyworks对EDGE市场特别感兴趣，针对这一市场，我们采用自己的Helios组合，该组合将滤波器、开关、功放和收发器捆绑在了一起。我们了解，2009年产品设计中，WEDGE正在变得愈发重要，我们采用自己的Helios WEDGE方案支持这一蓬勃发展的市场，Helios WEDGE方案集成了WCDMA、EDGE和传统模式。实际上，WEDGE已经成为新型多地域手机的事实标准。Skyworks的多模无线方案支持大多数领先的基带提供商采用的架构。 问：下一代手机正在增加越来越多的其他无线功能，以提供无线连接。您能就目前的GPS手机、Wi-Fi手机和RFID手机行业及前景，分别谈谈您的看法吗？ Skyworks专注于各种手机收发标准中的射频部分，当然，有可能增加GPS、Wi-Fi和RFID功能，但从历史上来看，这些功能都已经集成到独立的IC中了。目前，许多芯片制造商都在手机引擎之中增加蓝牙和一个FM调谐器，有些还在这种引擎的基带和RF部分集成了GPS。 问：双模/多模手机设计如何实现不同网络间的平稳切换？ 双模/多模手机空中接口之间的平稳切换的最大难点是处理射频系统之间的干扰，这一问题可通过增加天线隔离、增加RF滤波以及接收器和发射器功能的分离选择性来解决。随着越来越多的极灵敏的功能集成到同一个硅片中，可以在芯片级进行这种干扰处理，这样可缩小手机体积、节省成本并缩短面市时间。Skyworks采用了一种多模架构，使器件在共享同一电路的基础上，在各种模式下的性能达到最佳。 问：要实现这些双模/多模手机，射频(RF)开关、功放(PA)、收发器、基带或其他芯片的主要技术难点是什么？ RF切换和功率放大是双模/多模手机中特别具有挑战性的功能，并且相互关联。RF切换需要将智能电路设计和先进制造工艺巧妙地结合起来。在多模设计中，频带的进一步增加对RF开关提出了更高的要求，WCDMA的线性和其他要求更加推动了预期性能。要使性能和占板最佳，RF开关必须能够切换9个高功率射频信号通道，这些信号具有低插入损耗、高隔离度，并且线性极佳。插入损耗特别重要，因为它直接影响功放的有效附加功率效率(PAE)。为达到这一性能要求，Skyworks在集成到其Helios and Intera方案的RF开关中，采用了一种高线性、低插入损耗假晶高电子迁移率晶体管(pHEMT)射频开关工艺。同时，多频带手机不需要增加PA性能，每个手机中这些性能已经够了。这里的难点是降低PA的大小和成本，这就需要有一种集成、高功率效率的解决方案，支持所有关键空中接口和市场段，这样就需要先进砷化镓(GaAs)异质结双极(HBT)工艺技术。RF开关可与PA一起集成到单个、紧凑并且成本效益高的前端模块中(FEM)，并且与一个多频带收发器组合，构成一个完整的解决方案。对于该收发器，最大的技术挑战之一是，使所有可用模式共享，对这一问题， Skyworks在SKY74210收发器中，采用一种创新性的软件配置架构，有效实现TxEGPRS和WCDMA模式共享，能完成特别高速的数据通讯。 问：解决这些难点中，你们一直采用的RF开关、PA、收发器、基带或集成方案是什么？与主要的竞争对手相比，其优点是什么？ Skyworks最近推出了SKY74210，这就是我们的多模Helios WEDGE器件，是对我们GSM、GPRS、EDGE和CDMA收发器设计的补充。高度集成的Helios WEDGE收发器适合于EGPRS、WCDMA和HSPA多模手机应用，比市场上类似的方案要小40%，节省了占板面积，给诸如WiFi、蓝牙、FM接收器及DVB-H等多媒体功能留下了空间。这种器件同时也去掉了两个级间声表面波(SAW)滤波器，降低了总材料成本。通过这种高级集成和电路设计，延长了电池寿命，使通话时间和下载时间都得以延长。这种架构在发射(Tx)和接收(Rx)通道间不需要级间滤波器(因而节省了占板面积、成本和设计时间)，可以实现高达14.4Mbps的高速数据传输。SKY74210 WEDGE器件具有一条直接转换传输链，该链是采用极性环发射方法开发的。芯片同时包含有驱动器，使设计师可以实现独立的GPRS和WCDMA功放。此外， SKY74210器件可灵活采用最佳级别的射频和基带调制解调器。SKY74210收发器采用在7x7mm接点栅格阵列(LGA )封装内的0.13微米CMOS工艺制造。该多模手机采用软件配置架构，所有可用模式能够分享电路。SKY74210可与Skyworks的Intera FEM结合，构成完整的无线方案。 问：最适合这些手机射频开关的工艺是什么？你们的射频开关支持哪些种类的手机？ 多模、多频带手机架构的出现对手机PA级的线性性能和效率提出了更高的要求，在手机的PA级，GaAs比硅性能好。Skyworks使用高线性、低插入损耗的假晶高电子迁移率晶体管(pHEMT)射频开关，将这种开关集成到了自己的Helios和Intera方案中。 问：实现多无线功能手机时，手机设计师应注意什么？(您可以就天线设计或布局、射频元件选择、EMI/EMC等全设计过程中的某些阶段，举出一些关键问题)。 手机设计师必须注意成本、性能、体积和功率效率。Skyworks能帮助设计师控制元件成本，这是因为我们作出了战略选择，就是控制发射链(在PA、开关、滤波器、安装和测试中垂直集成)的主要功能。因此，结合了我们高度优化的架构、化合物半导体性能、刻度、内部装配以及测试能力，使我们在低成本方面处于领先地位，同时在缩小体积、改善性能和功率效率方面引领着业界。 受访人：Skyworks大中华区高级销售总监Vincent Wang