【5G】射頻模組-實現5G MIMO天線
■手機無線通訊架構
終端設備的 無線通信模組主要有三部分為:
1.射頻前端模組（RFFEM, Radio Frequency Front-End）
2.射頻收發模組
3.基帶信號處理器。
其中，射頻前端模組主要是做到信號在不同頻率下的收發。
移動終端中的射頻前端模組/射頻頻器件主要包括 功率放大器、雙工器、射頻開
關、 濾波器、低噪放大器等。
各項功用為：
●功率放大器(PA,Power Amplifier) :負責發射通道的射頻信號放大；
●RF濾波器(Filter) :負責發射及接收信號的濾波,負責頻率選擇，保障信號
在不同頻率互不干擾傳輸；
RF濾波器分成兩種，一種是表面聲波 (SAW) 濾波器，適用2GHz以下
的頻段，領先廠商是村田(Murata)；另一種是體聲波(BAW)濾波器，適用
於2GHz以上的頻段，領先廠商是博通(Broadcom)。因為5G屬於高頻
段，所以BAW濾波器較占優勢。
●雙工器(Duplexer) :負責FDD系統的雙工切換及接收/發送通道的射頻信號
濾波；
●射頻開關(Switch) :負責接收、發射通道之間的切換；
●低噪聲放大器(LAN, Low Noise Amplifier) :主要用於接收通道中的小信號
放大。
■5G射頻模組
●模組
代表它並非一顆晶片，而是一批晶片和元件的集合。
一般情況下，當我們看到手機的拆機圖片後，最為關心的通常是PCB主機板上
醒目的CPU（SoC）、記憶體、快閃記憶體、基帶和電源管理等主要晶片。
●利用新增頻段&高頻化、多天線（MIMO）、載波聚合 （CA）、高階調製等
四大技術實現“高速率、大容量、低延時”的5G手機通訊
1. 新增頻段及高頻化：驅動射頻前端器件用量增長、性能提升
5G(sub 6GHz): 新增n77,n78,n79頻段
5G(毫米波) : 新增n257,n258,n260,n262頻段
5G FDD 波束賦形(Beam Forming)模組架構
2. 多天線（MIMO）：驅動接收器件
【視頻】MIMO, MU MIMO and Massive MU MIMO Concepts
3. 載波聚合（CA）：驅動濾波器及 Tuner 用量及性能提升
載波聚合（Carrier Aggregation，CA）是為了實現更高傳輸頻寬，從而提升傳
輸速率。載波聚合術可以將 2～5 個 成員載波（Component Carrier，CC）聚
合在一起，實現更高的傳輸頻寬，提升傳輸速率。
5G 本身頻段更寬，Sub 6GHz 和毫米波頻段分別為 100MHz 和 400MHz，且
5G 最高支持 16CC，如果將 16 個 Sub 6GHz 頻段聚合，則最大可支援 1.6GHz
傳輸頻寬；如果將 16個毫米波頻段聚合，可支援 6.4GHz 傳輸頻寬。
4. 高階調製：驅動射頻前端器件性能提升
高的調製階數可以提升頻譜利用效率、提升傳輸速率，5G 是從 4G LTE 的
64QAM 提升到 256QAM。通信信號 的傳輸是調製、傳輸、解調的過程，QAM
（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調製）是一種在兩個正交 載
波上進行幅度調製的調製方式，QAM 利用正弦波與余弦波的正交性，可以同時
調製兩路信號，提高了調製效率。 根據QAM 的幅度變化等級分為 4QAM、
16QAM、64QAM、256QAM 以及 1024QAM 等，代表一個調製符號分別 可
以傳送 2、4、6、8、10 比特的資訊，16QAM 及以上常稱為高階調製。
■RF晶片封裝演進
●SiP進化至AiP
●AiP封裝（Antenna in Package，AiP）
AiP封裝將天線與晶片（主要是前端晶片）集成在模組內， 實現系統級無線功能
的一門技術。幾乎所有的 60GHz 無線通訊和手勢雷達晶片都採用了 AiP 技術，
毫米波 AiP 模組內部集成了陣列天線、射頻前端、 射頻收發器及電源管理晶片
（PMIC），幾乎涵蓋了除基帶晶片外所有的通信元件。一部手機通常會使用
3~4 個 AiP。
●格羅方德45nm工藝RF-SOI射頻前端模組
【視頻】IPhone 6 射頻模組
【視頻】5G mmWave Front-End Technology
— Qorvo and Mouser Electronics
【視頻】Design of a dual-band PA for mmWave 5G
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