【導(dǎo)讀】當(dāng)你在地鐵上刷著高清短視頻、在商場(chǎng)里打視頻電話，或是在郊外用5G網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程辦公時(shí)，手機(jī)里有一個(gè)“隱形功臣”正在默默支撐著這一切——射頻芯片。它像一座連接數(shù)字世界與物理空間的“無(wú)線橋梁”，把手機(jī)里的文字、圖片、聲音轉(zhuǎn)換成能穿越墻壁、人群的電磁波，再把空氣中的微弱信號(hào)接收到手機(jī)里，讓你與世界保持無(wú)縫連接。沒(méi)有它，手機(jī)不過(guò)是一臺(tái)只能看本地內(nèi)容的“掌上電腦”；有了它，手機(jī)才成為真正的“移動(dòng)終端”。
一、手機(jī)無(wú)線能力的“核心樞紐”：射頻系統(tǒng)是什么？
智能手機(jī)的無(wú)線功能，本質(zhì)上是一場(chǎng)“數(shù)字信號(hào)的空間旅行”。就像你寫(xiě)一封信要經(jīng)過(guò)“寫(xiě)信-寄信-收信-讀信”的流程，手機(jī)的無(wú)線通信也由五大“系統(tǒng)部門(mén)”協(xié)同完成：
基帶系統(tǒng)（Baseband） ：相當(dāng)于“寫(xiě)信與讀信的人”，負(fù)責(zé)把你的聲音、文字轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（編碼），再把接收到的數(shù)字信號(hào)解碼成可理解的內(nèi)容（比如對(duì)方的聲音、微信消息）；
射頻系統(tǒng)（RF） ：相當(dāng)于“寄信的郵差與收信的快遞員”，是整個(gè)無(wú)線流程的“核心樞紐”——它既要把基帶系統(tǒng)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在空氣中傳播的電磁波（發(fā)射鏈路），又要把天線捕獲的微弱電磁波轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（接收鏈路）；
電源系統(tǒng)（Power） ：相當(dāng)于“郵差的自行車”，為射頻系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力，確保信號(hào)傳輸不會(huì)因斷電中斷；
外設(shè)系統(tǒng)（如天線、屏幕） ：相當(dāng)于“信箱與信紙”，天線負(fù)責(zé)信號(hào)的“進(jìn)出”（發(fā)射與接收），屏幕則把接收到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成可視化內(nèi)容；
軟件系統(tǒng)（Software） ：相當(dāng)于“郵局的規(guī)則手冊(cè)”，控制著整個(gè)流程的順序（比如先編碼再發(fā)射）、頻率（比如使用5G的3.5GHz頻段）和規(guī)范（比如遵循LTE協(xié)議）。
舉個(gè)最日常的例子：當(dāng)你給朋友打視頻電話時(shí)，基帶系統(tǒng)會(huì)把你的聲音和畫(huà)面轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后交給射頻系統(tǒng)；射頻系統(tǒng)把這些數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電磁波，通過(guò)天線發(fā)送出去；朋友的手機(jī)天線接收到電磁波后，射頻系統(tǒng)再把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，基帶系統(tǒng)解碼成聲音和畫(huà)面，朋友就能看到你的臉、聽(tīng)到你的聲音。整個(gè)過(guò)程不到0.1秒，而射頻系統(tǒng)就是這0.1秒里的“關(guān)鍵傳遞者”。
二、信號(hào)“出門(mén)”的必經(jīng)之路：射頻發(fā)射鏈路的工作流程
如果把射頻系統(tǒng)比作“郵差”，那么發(fā)射鏈路就是“寄信的路線”——它要把基帶系統(tǒng)的“數(shù)字信”打包成“電磁波包裹”，并準(zhǔn)確投遞到對(duì)方的手機(jī)里。這個(gè)過(guò)程可以拆解為五個(gè)關(guān)鍵步驟，就像“寄快遞”的流程：
1. 基帶芯片：“數(shù)字包裹”的打包者
當(dāng)你發(fā)送一條微信消息，基帶芯片的“編碼模塊”會(huì)先把文字轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字（比如“你好”轉(zhuǎn)換成“01001000 01101001”），然后生成“I/Q信號(hào)”（同相信號(hào)與正交信號(hào)）。這就像你給快遞打包時(shí)，既要寫(xiě)清楚“收件人地址”（I信號(hào)），又要注明“包裹內(nèi)容”（Q信號(hào)），確保快遞能準(zhǔn)確送達(dá)。
2. 射頻收發(fā)器：“電磁波包裹”的生成者
I/Q信號(hào)被送到射頻收發(fā)器的“發(fā)射通路”后，發(fā)射調(diào)制器會(huì)把它與“本地振蕩器（LO）”產(chǎn)生的“載波”（比如5G的Sub-6GHz頻段）進(jìn)行“混頻”。這一步相當(dāng)于“把快遞放進(jìn)快遞車”——載波是“快遞車”，負(fù)責(zé)承載數(shù)字信號(hào)；混頻則是“把包裹裝上快遞車”，讓數(shù)字信號(hào)與載波結(jié)合，生成帶有信息的“射頻信號(hào)”（比如5G的3.5GHz電磁波）。
3. 功率放大器：“快遞車”的“加油站”
射頻信號(hào)生成后，功率還很弱（通常只有幾毫瓦），無(wú)法穿越遠(yuǎn)距離或障礙物。這時(shí)候需要“功率放大器（PA）”出馬——它就像給快遞車加油，把射頻信號(hào)的功率放大到幾瓦（比如5G手機(jī)的PA輸出功率可達(dá)2-3瓦），讓信號(hào)有足夠的能量到達(dá)對(duì)方的手機(jī)。
4. 雙工器：“收發(fā)信號(hào)的分揀門(mén)”
手機(jī)的發(fā)射與接收通常共用一副天線，為了避免發(fā)射信號(hào)干擾接收信號(hào)，需要“雙工器（Duplexer）”來(lái)“分揀”。它就像快遞站的“分揀傳送帶”，把發(fā)射信號(hào)（要寄出去的快遞）和接收信號(hào)（要收進(jìn)來(lái)的快遞）分開(kāi)，確保發(fā)射信號(hào)不會(huì)“跑錯(cuò)路”干擾接收信號(hào)。
5. 天線：“電磁波包裹”的“投遞口”
最后，放大后的射頻信號(hào)通過(guò)天線發(fā)送到空氣中。天線就像快遞的“投遞口”，把電磁波向各個(gè)方向輻射出去，讓對(duì)方的手機(jī)能捕獲到這些信號(hào)。對(duì)于5G手機(jī)來(lái)說(shuō)，由于使用了更高的頻段（比如Sub-6GHz），天線通常采用“陣列設(shè)計(jì)”（比如4x4 MIMO），以提高信號(hào)的覆蓋范圍和傳輸速度。
三、信號(hào)“回家”的精準(zhǔn)路徑：射頻接收鏈路如何捕捉微弱信號(hào)
當(dāng)對(duì)方的手機(jī)發(fā)送信號(hào)時(shí)，你的手機(jī)需要“接收”這個(gè)信號(hào)，這個(gè)過(guò)程就像“收快遞”——射頻接收鏈路要從空氣中的海量電磁波中，精準(zhǔn)捕獲屬于你的“包裹”，并轉(zhuǎn)換成可理解的數(shù)字信號(hào)。它的工作流程同樣可以拆解為五個(gè)關(guān)鍵步驟：
1. 天線：“電磁波包裹”的“收件箱”
手機(jī)的天線會(huì)持續(xù)捕獲空氣中的電磁波，就像你家樓下的“快遞柜”隨時(shí)等待快遞員投遞。對(duì)于5G手機(jī)來(lái)說(shuō)，天線通常采用“多輸入多輸出（MIMO）”技術(shù)（比如8x8 MIMO），能同時(shí)接收多個(gè)方向的信號(hào)，提高接收效率。
2. 低噪聲放大器：“微弱信號(hào)的放大鏡”
空氣中的電磁波信號(hào)非常微弱（通常只有微瓦級(jí)），甚至比手機(jī)內(nèi)部的噪聲還小。這時(shí)候需要“低噪聲放大器（LNA）”來(lái)“放大信號(hào)”——它就像一副“助聽(tīng)器”，能把微弱的信號(hào)放大100-1000倍，同時(shí)盡量不引入額外的噪聲（噪聲系數(shù)通常小于1.5dB），確保后續(xù)處理能準(zhǔn)確識(shí)別信號(hào)。
3. 混頻器：“射頻信號(hào)的翻譯機(jī)”
放大后的射頻信號(hào)（比如5G的3.5GHz）頻率很高，不便于基帶系統(tǒng)處理。這時(shí)候“混頻器（Mixer）”會(huì)把它與本地振蕩器的信號(hào)再次混頻，將射頻信號(hào)“搬移”到更低的“中頻（IF）”（比如1GHz）。這一步相當(dāng)于“把國(guó)際快遞的外國(guó)地址翻譯成中國(guó)地址”，讓基帶系統(tǒng)能“讀懂”信號(hào)內(nèi)容。
4. 濾波器：“干擾信號(hào)的安檢機(jī)”
空氣中的電磁波不僅有你需要的信號(hào)，還有很多干擾信號(hào)（比如其他基站的信號(hào)、Wi-Fi信號(hào)、電磁噪聲）。“濾波器（Filter）”就像快遞站的“安檢機(jī)”，能把這些干擾信號(hào)過(guò)濾掉，只留下有用的射頻信號(hào)。對(duì)于5G手機(jī)來(lái)說(shuō)，濾波器通常采用“聲表面波（SAW）”或“體聲波（BAW）”技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)高選擇性（比如只允許3.5GHz±10MHz的信號(hào)通過(guò)）。
5. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)字前端：“數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器”
過(guò)濾后的中頻信號(hào)是模擬信號(hào)（連續(xù)的電壓變化），需要“模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）”把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（離散的0和1）。然后，“數(shù)字前端（DFE）”會(huì)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行“解調(diào)”（比如從5G信號(hào)中提取出I/Q信號(hào)），再交給基帶系統(tǒng)解碼。這一步相當(dāng)于“把快遞的紙質(zhì)包裹轉(zhuǎn)換成電子包裹”，讓基帶系統(tǒng)能“拆包”讀取內(nèi)容。
四、從“跟隨”到“突破”：中國(guó)射頻芯片產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與機(jī)遇
射頻芯片是手機(jī)的“核心器件”之一，其技術(shù)難度僅次于基帶芯片。過(guò)去，全球射頻芯片市場(chǎng)主要被國(guó)外廠商（如高通、三星、博通）壟斷，但隨著5G時(shí)代的到來(lái)，中國(guó)射頻芯片產(chǎn)業(yè)正在實(shí)現(xiàn)從“跟隨”到“突破”的跨越：
1. 設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：自主研發(fā)能力快速提升
在5G射頻前端模組（FEM，包括PA、濾波器、雙工器等）設(shè)計(jì)方面，國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)取得了顯著進(jìn)展。比如，華為海思的5G FEM支持Sub-6GHz與毫米波頻段，能滿足5G手機(jī)的高性能需求；卓勝微的射頻開(kāi)關(guān)與LNA產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入全球主流手機(jī)廠商的供應(yīng)鏈（如小米、OPPO）；小米澎湃的5G射頻芯片也在2024年實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)，支持5G全頻段。
2. 代工環(huán)節(jié)：產(chǎn)能與技術(shù)逐步追趕
射頻芯片的代工需要高精度的晶圓制造能力（比如12英寸晶圓、CMOS工藝）。過(guò)去，臺(tái)灣地區(qū)的臺(tái)積電、聯(lián)發(fā)科占據(jù)了全球射頻芯片代工的大部分市場(chǎng)，但大陸的中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體也在加速布局。中芯國(guó)際的12英寸晶圓廠已經(jīng)能生產(chǎn)用于5G PA的“GaAs（砷化鎵）”芯片，華虹半導(dǎo)體的“RF CMOS”工藝也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，能滿足Sub-6GHz射頻芯片的代工需求。
3. 封裝環(huán)節(jié)：先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破
射頻芯片的封裝需要解決“小型化”與“高性能”的矛盾（比如把PA、濾波器、天線集成在一個(gè)模組里）。大陸企業(yè)通過(guò)收購(gòu)與自主研發(fā)，掌握了先進(jìn)的封裝技術(shù)：比如長(zhǎng)電科技通過(guò)收購(gòu)星科金朋，獲得了“系統(tǒng)級(jí)封裝（SiP）”技術(shù)，能把射頻芯片、天線、濾波器集成在一個(gè)微小的模組里（比如5G FEM模組的尺寸僅為5x5mm）；通富微電的“扇出型封裝（Fan-Out）”技術(shù)，能提高射頻芯片的信號(hào)傳輸效率，降低功耗。
結(jié)語(yǔ)：射頻芯片——手機(jī)連接世界的“隱形基石”
射頻芯片雖然藏在手機(jī)內(nèi)部，不被用戶直接看見(jiàn)，但它是手機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的“隱形基石”。沒(méi)有它，手機(jī)無(wú)法接收信號(hào)，無(wú)法發(fā)送消息，無(wú)法上網(wǎng)；有了它，手機(jī)才能成為“移動(dòng)的信息中心”。
隨著5G、6G技術(shù)的發(fā)展，射頻芯片的作用會(huì)越來(lái)越重要——它需要支持更高的頻率（比如毫米波）、更大的帶寬（比如100MHz）、更快的速度（比如10Gbps）。中國(guó)射頻芯片產(chǎn)業(yè)正在抓住這個(gè)機(jī)遇，從“跟隨”轉(zhuǎn)向“突破”，相信未來(lái)會(huì)有更多自主研發(fā)的射頻芯片，讓我們的手機(jī)信號(hào)更穩(wěn)、更快、更強(qiáng)大。
就像那句老話：“好的橋梁，從來(lái)都不是最顯眼的，但它一定是最可靠的。”射頻芯片就是手機(jī)里的“可靠橋梁”，讓我們與世界的連接，從未如此緊密。
推薦閱讀：
LiFi技術(shù)深度解析：可見(jiàn)光通信的現(xiàn)狀與未來(lái)突破
嵌入式RF測(cè)試革命：多域信號(hào)分析技術(shù)如何破解復(fù)雜系統(tǒng)驗(yàn)證難題
T/R組件三階互調(diào)實(shí)戰(zhàn)解密：雷達(dá)干擾的隱形克星
