科普：一文看懂 5G 射频的 “黑科技”

手机，做为移动互联时期的标准配置，早已走入了大家每一个人的日常生活。拥有它，我们可以无拘无束地闲聊、买东西、刷剧，享有美好人生。

正由于手机这般关键，因此大家对有关技术性的发展趋势十分关心。每每有新产品发布会，新闻媒体会开展长篇累牍的报导，社交媒体上也会刮起热情的探讨。

殊不知，大家对手机的关心，通常集中化在 CPU、GPU、基带、显示屏、监控摄像头上。有那麼一个独特的构件，对手机而言极其重要，却非常少有些人注意。

是哪个构件呢？没有错，它便是大家今日文章内容的主人公 —— 射频。

什么叫射频

射频，英文名字是 Radio Frequency，也就是大伙儿了解的 RF。从字面而言，Radio Frequency 是无线电频率的意思。射频数据信号，则专指頻率范畴在 300KHz~300GHz 的无线电磁波。

大家都了解，手机往往可以和通信基站开展通讯，靠的便是相互之间收取和发送无线电磁波。

手机里专业承担收取和发送无线电磁波的一系列电源电路、集成ic、电子器件等，被通称为射频系统软件，通称 “射频”（相同）。

射频和基带，是手机完成通讯作用的基础。如果我们把手机与外部的通讯当作是一项 “物流服务”，那麼，基带的岗位职责是对数据信息开展 “装包 / 解包”。而射频的岗位职责，则是将 “包囊” 根据特定的无线电频率段发送出来 / 接受出来。

▲平面图：左侧是基带，右侧是射频

射频究竟长什么样？下边这张，是某知名品牌手机的主线路板正反两面布局。

（▲照片来源于 ABI Research）

图上，淡黄色标出的一部分，所有归属于射频。能够看得出，射频元器件在手机结构中，占有了很大的占比。

从构架上看来，一套详细的射频系统软件包含射频收发器、射频前面、无线天线三个一部分。射频前面又包含功率放大电路、线性跟踪器、低噪音放大仪、过滤器、无线天线电源开关、无线天线调频器等好几个部件。

▲射频的构架

射频前面每个部件的功效并不繁杂。比如，放大仪，便是把数据信号变大，让无线传输数据得更长远；过滤器，是把杂讯除掉，让数据信号更 “纯粹”；无线天线电源开关，用以操纵无线天线的开启与关掉；无线天线调频器，关键功效是 “摆布” 无线天线，得到最好是的收取和发送实际效果……

总数诸多的射频部件，互相配合，分工合作，便是为了更好地进行 “临门一脚”，把基带装包好的数据信息，“biu~biu~biu~” 地发送出来。

假如射频设计方案不科学，电子器件特性落伍，那麼，将立即危害手机的无线数据信号收取和发送工作能力，从而危害手机的通讯工作能力。主要表现出去，便是无线信号差，通讯间距短，互联网速度慢，这些。

换句话说，手机的射频工作能力不好，就如同车辆的驱动力不够，即使其他作用再花里胡哨，也没法被客户所接纳。

因此，手机生产商在产品研发设计方案手机时，一般都是会在射频层面下够时间，推敲并开展检测认证，才敢发布最后商品。

5G 射频的挑戰

现如今，大家翘首迈进了 5G 时期。对比传统式 4g，5G 的射频系统软件有转变吗？

回答是毫无疑问的。不但有转变，并且是巨大变化。

5G 对比 4g，在性能参数上拥有大幅度的提高。5G 的 eMBB（加强型宽带）情景，将手机速度提高至千兆网卡级乃至万兆级，分别是初期 LTE 速度（100Mbps）的 10 倍 / 100 倍。

2G/3G/4g，再加上 5G，再加上 MIMO（多无线天线技术性），再加上全网通，手机的无线天线总数和适用频率段翻番提升。4g 初期仅有不上 20 个频率段组成。比较之下，5G 有超出 10000 个频率段组成，多元性称得上可怕。

此外，为了更好地保证 客户想要升（tāo）级（qián），5G 手机的薄厚和净重不可以提升，功能损耗不可以提升，关机时间不可以降低。

换做你是手机生产商，你是否会伤脑？

所以说，5G 手机的射频，务必重构自身，大力出奇迹搞自主创新。

究竟该如何解决射频系统软件的设计方案难点呢？高通芯片明确提出了一个宏观经济的构思，立即出示 “详细的调制调解器及射频系统软件”。简单了解，便是把基带、射频收发器、射频前面、无线天线摸组、软件框架等，所有都搞好，给生产商一套详细的计划方案。

换句话说，5G 手机等终端设备电子器件设计方案的核心理念，务必革除过去 “东市买骏马，西市买鞍鞯，南市买辔头，北市买长鞭” 致力于单独元器件的构思，继而选用 “装包设计方案” 的一体化系统软件级解决方法。

比如，之前是 A 厂造基带，B 厂造射频，C 厂造无线天线，随后手机 D 厂自身倒腾怎样融合和连接。如今，改为有整体实力的大型厂立即把基带、射频和无线天线等一起装包设计方案好，随后交到手机生产商，拿了就能迅速应用。

系统软件级集成化，是 5G 基带和射频复杂性大幅度提高的必然趋势。

这就如同是列车。之前绿皮车的时速慢，车箱和车前能够分离设计方案、生产制造，随后拼在一起运作。可是，到高铁动车时期，速率指标值翻番，假如再次分离设计方案、生产制造，车箱和车前不可以深层协作，不但速率指标值难以达到，还很有可能发生安全隐患。

因此，高铁动车的动车组列车，一般全是统一设计方案和生产制造的。

换句话说，应对前边谈及的严苛 5G 指标值，必须立在系统软件级集成化的视角，对基带和射频开展总体设计方案。这样一来，才可以让二者完成极致的硬件软件协作，充分发挥最好特性（吞吐率、覆盖面积等）。

除开达到指标值以外，融合设计方案也有益于减缩系统软件的最后规格，降低对手机室内空间的占有。针对系统软件功能损耗和排热操纵而言，融合设计方案也是有显著优点。

最终一点，也是很重要的一点，出示系统软件级融合计划方案，能够减少手机生产商的设计方案难度系数，便捷她们以迅速的速率发布商品，占领市场。

5G 射频的高科技

大家来实际看一下，系统软件级集成化的 5G 射频，究竟有什么有意思的高科技。

最先，第一个高科技，便是宽带网络线性跟踪。

前边详细介绍射频构架的情况下，里边就有一个输出功率跟踪器。输出功率跟踪器是相互配合功率放大电路应用的。

功率放大电路是射频的关键元器件，它如同一个音响喇叭，把小响声（数据信号）变为大响声（数据信号）。

要想把音响喇叭奏响，毫无疑问必须开足马力气力（开关电源供电系统）。输出功率跟踪器的功效，便是操纵吹喇叭的幅度（输出功率）。

传统式的吹法，是 APT 法，也就是平均功率跟踪。某一时间段内，吹的能量维持不会改变。

而宽带网络线性跟踪（ET）技术性，能够精准地操纵能量。换句话说，基带（调制调解器）能够依据数据信号的转变，操纵射频里的线性跟踪器，从而精确操纵无线数据信号的信号强度。

▲线性跟踪的虚用电量显著低于传统式平均功率跟踪（照片来源于高通芯片）

这样一来，精力（动能）大幅度节省了，射频的功能损耗也就降低了，手机的续航得到提升。

精确的信号强度操纵，协助手机取得最好的数据信号发送高效率，进而得到更强的无线信道品质。在手机与通信基站 “双重沟通交流” 全过程中，当手机得到更强的无线信道品质时，通信基站就能适用手机完成更优质的上行下行业务流程，比如适用 2×2 MIMO，网络速度更为顺滑。除此之外，更强的无线信道品质，也为通信基站侧给手机分派更高级的调配方法（比如 256QAM）造就了标准，能够提高手机吞吐率，适用更快更优质的传输数据业务流程。

高通芯片先前公布的第几代骁龙处理器 5G 调制调解器及射频信息系统集成的宽带网络线性跟踪器，就早已选用了所述技术。而其全新的宽带网络线性跟踪器 QET7100，与现阶段销售市场上其他生产商出示的最优秀商品对比，能耗等级提高了 30%。

大家详细介绍的第二个高科技，便是 AI 辅助信号提高技术。

这一技术是 2 月份刚发布的骁龙处理器 X65 5G 调制调解器及射频系统软件中最新发布的新技术，也是领域里初次将热门的 AI 技术引入手机上射频系统软件，用以增强信号。

AI 辅助信号提高技术的关键，便是将 AI 技术引入无线天线自动调谐系统软件。无线天线自动调谐分成二种方法，一个是阻抗配对，另一个是直径自动调谐。

大家先看一下阻抗配对。

说白了阻抗配对，我们可以了解为是一种 “接水管” 的工作中。

射频系统软件元器件与无线天线中间连接，如同二根自来水管连接。当阻抗一致时，便是部位极致相匹配，这时候水流较大，数据信号的高效率最大。假如元器件的阻抗产生偏位，那麼自来水管就歪了，水流就变小，一部分水流也消耗了。

造成阻抗转变的缘故许多，比如手的碰触，也有接插手机充电线、安裝手机套等。就算是不一样的持挥手势（右手、左手、一只手、两手），也会产生不一样的阻抗。

传统式的阻抗配对作法，便是在试验室对各种各样导致阻抗转变的缘故开展检测，寻找无线天线矩阵的特征值，随后根据调制调解器操纵射频元器件开展阻抗调整，让接水管尽量指向送自来水管。

而 AI 辅助信号提高技术，便是引入 AI 优化算法，对各种各样阻抗转变缘故的无线天线矩阵的特征值开展数据分析和深度学习，完成对阻抗的智能化调整，做到最极致的配对实际效果。

简言之，就很象在送自来水管和接水管中间，安裝了一根连接塑料软管，让水流尽量不消耗。

▲AI 辅助信号提高，等同于射频和无线天线间的连接塑料软管

直径自动调谐相对而言比较简单，便是调整无线天线的电长短。

从辐射学的视角而言，无线天线的极致长短应该是光波长的四分之一。如今的手机上，由于全网通手机、全网通等缘故，移动通信技术系统软件的输出功率是变化规律的。比如，有时工作中在 2.8GHz，有时工作中在 3.5GHz。

输出功率假如转变，代表着最好光波长也转变了。因此，必须对无线天线开展直径自动调谐，调整无线天线的长短，变长波峰焊，为此达到最佳实际效果。

总得来说，以阻抗配对和直径自动调谐为基本的无线天线自动调谐技术，关键功效是摆脱环境因素对无线天线数据信号的危害，对数据信号开展动态性调整，改进客户体验。

依据具体认证，凭着 AI 辅助信号提高技术，系统软件的情景认知精确性能够提高 30%，可以显著降低语音通话断线率，提高速度、遮盖和续航力。

总结

5G 射频系统软件的自主创新高科技也有许多，比如多载波通信提升、去耦自动调谐、多 SIM 卡提高高并发等。这种高科技全是技术自主创新的成效。他们凝固了技术工程师们的聪慧，也为 5G 终端设备的成功发布确立了基本。

现如今的 5G 射频，已不会再是基带芯片的輔助，只是可以和基带芯片不相上下、紧密联系的关键手机上部件。

伴随着 5G 互联网建设的逐步推进，除开手机上通讯以外，愈来愈多的 5G 垂直领域应用领域也逐渐落地开花。5G 终端设备的形状可能越来越五花八门，更高的磨练可能摆放在 5G 射频前面的眼前。

到时候 5G 射频又爱玩出什么新创意？使我们翘首以待！