時間對手機設計人員來說始終是一種稀缺商品，而手機射頻部分的集成一直耗費著過多的寶貴開發資源。隨著手機復雜性的增長，射頻IC集成的負擔也在不斷加重。然而，隨著無線手機OEM廠商開始在他們的產品中增加EDGE和3G支持，射頻組件和子系統廠商再也不能將這一重擔推到OEM廠商身上。相反，射頻廠商現在開始承擔這一責任。他們不僅需要減少組件數量并降低射頻子系統的成本，還需要提供問題最少、功能強大的射頻前端子系統來加快上市時間，同時實現與上一代2G子系統相同的效益。原文位置
長期以來，初始BOM成本的降低和尺寸的縮小一直是設計工作的重點(如圖1所示)。一般的蜂窩射頻路線圖將這一重點反映為部件的減少和成本的不斷降低。對于3G射頻子系統，需要從使用很多獨立射頻IC和前端組件、具有2個并行射頻路徑(一個用于GSM/GPRS/EDGE信號，另一個獨立路徑用于3G UMTS信號)的多芯片解決方案遷移到更加高度集成的最新產品系列(如圖2所示)。
3G技術的演進表明大幅度減少組件數量是最終結果
圖1 3G技術的演進表明大幅度減少組件數量是最終結果
圖2 總投資成本包括比平時通常考慮的因素更多的因素
圖2所示的最終板卡部件數量減少、廠商整合和供應鏈整合效率可以幫助手機OEM廠商大幅度節約成本。然而，這只是手機生產商面臨的降低總投資成本(TCO)這一嚴峻挑戰的一部分內容。他們需要承擔很高的開發成本，以及最先進3G功能電話難以置信的復雜性所導致的有關生產質量的成本。解決手機 TCO方面的其他問題需要一種新方法來設計射頻子系統。
與射頻子系統集成相關的開發成本包括所有工程人員勞務成本。這些人員負責插入射頻IC、功率放大器、過濾器元件、低噪放大器和支持每種模式 (GSM/EDGE/UMTS)以及每款電話型號的頻段需要的交換機。這些成本還包括創建或修改電話的第一層軟件以推動所有的組件、匹配每個組件之間的阻抗，實現最佳無線性能以確保符合3GPP規范和運營商要求的成本。這是所有頻段、模式和手機運行功率電平所必需的。這是一個高度重復的軟/硬件優化工作，通常由芯片組廠商完成。他們為手機設計人員提供參考設計來作為手機開發工作的起點。然而，由于每個手機生產商面臨的差分其產品的巨大壓力，因此定制是必不可少的。在傳統的射頻子系統架構中，這種定制要求花費數月時間，開發并測試完整的手機需要幾十位技能熟練的射頻工程師辛苦工作。
多模、多頻手機的復雜性為手機OEM廠商和合作伙伴帶來了很多生產挑戰。他們需要在將每款手機銷售給客戶之前要進行全面的設計和測試。在組裝完手機PC主板并安裝所有必需的組件后，每部手機還必須利用軟件進行編程，對手機進行個性化以適應目標地區的使用。此外，它還必須有專門針對將要銷售手機的營銷渠道(網絡運營商、零售商或者虛擬網絡運營商)設計的獨特“外觀”。然后必須通過軟件進行校準，而且所有頻段、模式和功率電平必須經過全面檢查，以確保每款手機都能正常運行，同時達到客戶對電池壽命的期望而不會生成干擾其他呼叫或運營商網絡服務的射頻信號。與生產流程有關的成本包括裝配時間的折舊費 (與PC主板上的組件數量直接相關)、軟件下載/校準時間、測試時間、最終生產量和調試以及修復故障手機的成本。(如表1所示)。
隨著中端和高端手機中采用的頻段和模式數量的不斷增長，開發和生產成本達到了使用傳統射頻方法不可能接受的水平。處理那些不會直接受到《摩爾定律》(Moore’s law)影響的TCO部分是射頻子系統廠商面臨的新挑戰。迎接這個挑戰需要新的更智能的射頻子系統架構。
一種“更智能的”方法
飛思卡爾正在憑借公司稱之為“extreme RF”或RFX的“智能射頻”方法應對這個挑戰。憑借RFX方法，飛思卡爾將“射頻智能”嵌入到子系統中，進而從根本上改變了射頻子系統集成和生產的經濟效益。結果是大幅度加快了“首次呼叫的時間”，最大限度地縮短了電話校準和測試時間并提高了產量而不受新的3G和EDGE電話復雜性的影響。RFX方法的一個例子是飛思卡爾RFX275-20 EDGE射頻子系統(如圖3所示)。
飛思卡爾的RFX275-20 EDGE射頻子系統最大限度的降低BOM成本和體積
圖3 飛思卡爾的RFX275-20 EDGE射頻子系統最大限度的降低BOM成本和體積
如圖3所示，RFX子系統中有兩個IC：
* MMM6000，一個高集成的GSM/GPRS/EDGE收發器;
* MMM6029，四頻段GSM/GPRS/EDGE功率放大器，帶開關和電源控制。
除了顯而易見的高度集成外，該解決方案還最大限度地降低了BOM成本和大小。RFX275-20子系統利用DigRF接口來輕松、快速地連接大量市場上現有的基帶解決方案以及兩個獨特元件：專為最大限度地增加手機產量，同時提供較長電池壽命設計的“PolarPlus”小信號極化發射機(與其它全極化架構相比)和RFX控制子系統。
RFX控制系統采用了一種新的編程方法，可顯著縮短了設計新手機所需的開發周期時間。根據用戶的反饋，首次呼叫時間縮短了66%，同時大大減少了第一層編程優化所需的資源。傳統的射頻子系統需要工程師考慮收發器、功率放大器、交換機、低噪放大器、基帶處理器和電壓調節器之間的關鍵定時。而RFX 控制器使用單一命令編程模式，可以減少校準步驟，保證系統符合要求，同時提高手機生產量。
總之，隨著手機復雜性的不斷提高，與傳統射頻子系統集成相關的生產和開發成本與手機生產商支付的實際IC成本不相上下了。由于這種趨勢，射頻組件供應商必須承擔更多目前由OEM客戶承擔的投資成本。他們必須使用飛思卡爾RFX 等創新解決方案來確保手機生產的經濟效益，因為他們支持更高帶寬實現的應用，包括音樂和視頻下載、移動電視和基于互聯網的服務。
作者：飛思卡爾半導體無線和移動系統部無線電通信產品總監 Kent Heath