為滿足下一代蜂窩電話設計對更多特性、多模式及工作頻率的需求，工程師們必須尋找提高射頻前端集成度的途徑。通過采用CMOS工藝的最新集成方案，他們找到了應對這一挑戰的答案。

消費者對更小、更便宜手機和手持式設備中實現更多功能以及高速無線數據業務與多重無線電技術(多模式)需求，正推動移動電話市場的增長。在2.5G網絡(GPRS及CDMA 1xRTT)與3G網絡(UMTS/W-CDMA及cdma2000)的進展使高速無線數據業務成為可能的同時，通過采用適當的硅工藝以及集成射頻收發器等關鍵構建模塊則可減少手機及手持式設備的尺寸及成本。

圖1：多模式平臺中常見獨立無線子系統。

手機制造商整合多種技術來向特定市場提供他們認為銷售最佳的解決方案。例如，支持GSM、GPRS、EDGE及W-CDMA的手機使用戶能用一種設備來接入多個高速網絡，這也是多模式技術最基本的應用模式。而GPS、藍牙及無WLAN則是蜂窩電話及手持式設備中可能使用的其他常見無線功能。

今天的大多數多模式平臺在同一平臺上構建有多個獨立無線子系統，如圖1所示。例如，支持GSM、W-CDMA、藍牙及GPS的多模式手機可能以GSM/W-CDMA基帶、應用處理器、電源管理IC、存儲器IC、GSM射頻收發器、構成W-CDMA收發器的分立元件、單芯片藍牙系統、雙芯片GPS子系統以及多模式射頻前端與無源器件等來構造，以支持各種無線功能。

在這種手機例子中，單芯片藍牙及雙芯片GPS芯片組與應用處理器相連，而其各自的驅動程序則被嵌入至控制整個平臺工作的操作系統中。此外，由于它們為獨立的“單機”系統，故藍牙與GPS子系統可在由手機建立的網絡通話中并行工作。

盡管多種無線功能的“系統級”集成對于某些應用來說很有意義，但這并不能獲得一種針對最低成本或最小外形尺寸手機進行優化的解決方案。多模式功能的最終集成是在射頻前端、基帶及收發器等元件級上進行。

集成射頻前端系統

基于GSM標準并工作于時分雙工基礎上的蜂窩電話，使其射頻前端系統僅需以開關來實現。最簡單的GSM手機以單頻段模式工作，且僅需要一個單刀雙擲開關、一個接收器濾波器與匹配網絡及一個功放。不過，當今市場對更多功能手機的需求對GSM手機提出了能支持多達4個頻段的要求。因此，四頻段GSM手機可能含有多達4個發射通道及4個接收通道。

發射通道至少需要有兩個功放：一個用于GSM850與GSM900頻段、另一個用于DCS-1800及PCS-1900頻段。若再加上接收通道所需的濾波器及無源器件，則一共有6個通道，從而增加了設計復雜性及器件數量。

在將諸如802.11b WLAN等第二個無線系統添加到同一平臺上以構成多模設備時，既能提供更多功能又不增加設計復雜性或器件成本的挑戰是多方面的。由于GSM及802.11b工作于不同頻段，故其前端器件不能共用，因此兩種模式都要求在PCB板上擁有一組自己的功率放大器(PA)、開關網絡、接收器匹配電路及濾波器。對于這些前端功能的實現，其最佳方法是采用預集成模塊與封裝。

以包含功率放大器及功率控制邏輯功能的多芯片模塊為形式的PA模塊，已經用于多頻段手機及多模式802.11a/g WLAN應用中。同樣，包含開關網絡及接收濾波器的射頻前端模塊也已經可獲得。將來，只要市場需要也可能會有整合了蜂窩與WLAN的射頻前端子系統。

基帶分割

今天的許多蜂窩基帶芯片均為高度集成的CMOS系統級芯片(SoC)，且要么是一塊芯片同時具有數字與模擬功能，要么是模擬與數字基帶各一塊芯片。在這兩種方案之間進行選擇受到多種因素的影響，包括未來的集成方案。

雙芯片方案是最有競爭力的集成方式，因為模擬基帶功能與構成數字基帶的“純”數字電路相互隔離。采用這種方式，數字基帶可遵照摩爾定律縮小到越來越小的CMOS幾何尺寸，而這是模擬電路難以實現的。

此分割方案的另一項優勢是，可在其中一塊SoC中集成其他數字CMOS平臺器件(如應用處理器、圖像處理器及存儲器等)。隨著數字射頻接口的出現，如目前DigRF標準組織所定義的接口等，模擬電路可能完全在基帶中消失。這種方法提倡在無線電與蜂窩基帶之間定義一個標準高速數字串行接口。

WLAN供應商在其JEDEC61組織定義標準串行接口時也在進行類似的努力。一旦數字串行接口標準化，蜂窩基帶功能即能更經濟高效地與補充數字功能或其他模式的無線基帶電路進行集成。

用CMOS實現射頻收發器集成