Qorvo:化解全面屏手机给天线设计带来的挑战

当消费者在手机终端享受大屏视觉的时候,你可知有很多像Qorvo这样的厂商默默地在提供大量技术支持?

全面屏就是18:9幅面的手机屏。作为手机界的创新,它吸引了大量用户的眼睛,提升了用户的购买欲望:从原先16:9到18:9的屏幕转换,相当于5.9寸屏幕的智能手机与原有5.5寸的智能手机握感相当,单手握的感觉变窄了;另一方面,全面屏为消费者从外观和视觉带来全新的体验,这对于趋向同质化的智能手机市场来说是一种新的创新。从三星S8、iPhone X到小米Mix2,越来越多的旗舰机型都选择全面屏作为新一代智能手机的设计。

虽然手机的外观设计感得到大幅提升,但其对天线设计也带来了巨大的难题和挑战。

全面屏与信号收发效果

在厦门举行的“集微半导体峰会”上,有近30年的行业经验Qorvo中国区移动产品事业部销售总监Locker Jiang对此发表了自己的见解。

一般来说,天线是围绕着手机外框部分来设计的,上面一个主天线,下面一个从天线。

“影响天线最大性能的因素在于厂商给天线剩下多少空间”,Locker解释说,如果预留的空间足够大,手机所能覆盖的频段更宽、效率更高,本身的性能也就更好一些。而全面屏挤占了天线的空间,挤压的结果使得天线效率变差,最终影响了TRP(Total Radiated Power),即天线的整体发射功率。

TRP标准由运营商规定,频段都有规定的数值,必须达到规定的TRP才能够通过场测,满足供应商的要求。

以前16:9的屏幕最终给天线留下来的净空为7-9毫米,而如今的18:9屏幕留给天线的空间约为3-5毫米,甚至更窄。这考验着每一家天线厂商的工艺水平,力求在智能手机屏幕周边留出的有限空间内发挥更大的作用。

高频段对天线的尺寸要求不高。一旦天线空间受到挤压,影响最大的便是低频,使得带宽变窄。从数字上来看就是TRP的数值在下降,从16:9转变为18:9的屏幕时,LTE B1、LTE B3、LTE B5这样的TRP的数值实际上已经不能符合CMCC的要求。

从智能手机对MIMO、2CA、3CA、4CA和5G以及低频600兆的需求来看,天线的个数还将不断增加。

要具备以上所有的功能,智能手机原来只需2-4个天线,换做全面屏就要增加至4-7个。

无论从天线数量还是预留的天线空间来看,对下一代智能手机的创新影响最大的就是TRP。

未来频段越来越多而且更复杂,5G时代也要到来;4×4 MIMO导致RX部分的天线还更多,滤波器、开关的数量也越来越多。一块小小的PCB板将承载更多元器件;要在有限的空间实现更多的功能,集成化成为趋势。

不止一种对策

Locker建议从以下方面来解决全面屏带来的天线设计难题。

一是以开源的方式提高功率放大器(Power Amplifier)设备的功率,如果PA功率足够大,即便被吸收掉一些,最终释放出去的还是满足需求的。要强调的是,5G强调高带宽、高覆盖,肯定会带来功耗的问题。

二是采取ET或者boost的方式,通过升高电压以提升PA的功率。但如果提高整个电路的功率,对滤波器、双工器也将产生特别的要求,需要支持更高功率的过滤器。

其他方法包括利用Impedance Tuner(阻抗调谐)、Aperture Tuner(天线调谐)等方式,帮助提高天线的效率。

很多厂商已经在开始应用Qorvo的ET技术。与现有的技术相比,ET可以节省20-30%左右能耗。现有市场上有很多手机都采用了ET的技术,可以说ET是解决功耗目前最好的手段。

当然,选择哪一种方式,最终是要从成本的角度去计算和考虑。

创新,让Qorvo在市场中胜出

在RF前端供应市场,目前Broadcom、Skyworks、Qorvo和Murata四家平分秋色,各有所长、各有所为。

但Qorvo的特点是产品技术比较宽广,除了大家都在采用的普及型PA,Qorvo还有HBT5这种新工艺的PA;除了通用的SAW滤波器,还有BAW滤波器;开关的技术方面,Qorvo是最先进的,而且天线调谐市场占有率超过70%。

Qorvo目前在中国区域都是知名的大客户,团队跟客户走的很近,相互关系非常密切,对前沿技术保持沟通和交流——包括当前的全面屏技术,也包括即将部署应用的5G技术与IoT技术。

全面屏的推广和普及虽然对Qorvo这家射频厂商提出了更多的挑战,同时也创造了更多的机会。已经有客户提出在高功率的PA与滤波器方面的合作,ACS tune也将在最近一年内向客户提供解决方案,集成化的产品PAMID也在研发之中。

无人驾驶或者车联网对PA的需求也很大,Qorvo正在密切关注。与智能手机市场不同的是,车联网现在更多的是采用4G模块,因为汽车对安全性、可靠性要求更高。传输方面没有什么区别。

Locker指出,未来智能手机将需要更高功率的PA,需要额外的ET,需要更高功率的滤波器,需要更多的ACS tuner。RF前端元件的数量变得越来越多,对Qorvo来说是一种利好。

作为一家技术先进型的公司,Qorvo更愿意看到全面屏时代的到来。Locker相信,公司能抓住市场机会,为智能手机厂商提供更多更好的解决方案。

“Qorvo是一家创新的公司。”Locker说。公司在材料、在工艺等方面不断创新。创新的结果是,不仅产品和技术领先对手,而且产品线更丰富更全面。