基带芯片是什么(基带和芯片是一体吗)

一部可以支持通话、短信、网络服务和APP应用的手机，通常包括射频、基带、电源管理、外设和软件五个部分。

射频:一般是收发信息的部分；

基带:一般是信息处理的部分；

电源管理:一般是省电的部分。由于手机是能量有限的设备，电源管理非常重要；

外设:一般包括液晶、键盘、机柜等。

软件:一般包括系统、驱动、中间件、应用。

在手机终端中，最重要的核心是射频芯片和基带芯片。射频芯片负责射频收发、频率合成和功率放大；基带芯片负责信号处理和协议处理。那么射频芯片和基带芯片是什么关系呢？

1，射频芯片和基带芯片的关系

射频和基带都来自英文直译。其中，射频最早的应用是Radio-FM/AM，至今仍是射频技术乃至无线电领域最经典的应用。

基带是频带中心点在0Hz的信号，所以基带是最基本的信号。也有人称基带为“未调制信号”。这个观念曾经是正确的。比如AM是调制信号(没有调制，接收后可以通过发声组件读出内容)。

然而，在现代通信领域，基带信号通常是指频谱中心在0Hz的数字调制信号。而且基带一定是模拟的还是数字的，也没有明确的概念。这完全取决于具体的实现机制。

言归正传，基带芯片可以认为包括调制解调器，但不仅仅是调制解调器，还包括信道编解码器、信源编解码器和一些信令处理。射频芯片可以看作是基带调制信号最简单的上变频和下变频。

调制是指将要传输的信号按照一定的规则调制到载波上，然后通过射频收发机发送出去的项目。解调是相反的过程。

2，工作原理与电路分析

简称RF RF是射频电流，是一种高频交变电磁波。是射频的缩写，表示能辐射到空的电磁频率，频率范围在300 kHz-300 GHz之间。每秒变化不到1000次的交流电称为低频电流，变化超过10000次的交流电称为高频电流，射频就是这样的高频电流。高频(10k以上)；射频(300K-300G)是高频的较高频段；微波频段(300M-300G)是射频的较高频段。射频技术广泛应用于无线通信领域，有线电视系统采用射频传输方式。

射频芯片是指将无线电信号通信转换成一定的无线电信号波形，通过天线谐振发送出去的电子元器件。它包括功率放大器、低噪声放大器和天线开关。射频芯片架构包括接收通道和发射通道两部分。

射频电路框图

接收电路的结构和工作原理

接收时，天线将基站发出电磁波转换成微弱的交流电流信号，滤波，高频放大，然后送入中频解调，得到接收的基带信息(RXI-P，RXI-N，RXQ-P，RXQ-N)；将其发送到逻辑音频电路进行进一步处理。

该电路的关键点是:1 .接收电路的结构；2.各部件的功能和作用；3.接收信号流。

1.电路结构

接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放大器(低噪声放大器)、中频集成块(接收解调器)等电路组成。早期的手机有主次混频电路，目的是降低接收频率，然后解调(如下图)。

接收电路框图

2.每个组件的功能和作用

1)、手机天线:

结构:(如下图)

手机天线有两种:外置天线和内置天线。它由天线座、螺线管和塑料外壳组成。

功能:a)接收到基站发出电磁波后，转换成微弱的交流电流信号。b)发射时，将功率放大器放大的交流电流转换成电磁波信号。

2)天线开关:

结构:(如下图)

手机的天线开关(合路器、双工滤波器)由四个电子开关组成。

作用:a)、完成收发切换；b)完成900M/1800M信号接收开关。

逻辑电路发送控制信号(GSM-RX-EN；DCS-RX-EN；GSM-TX-EN；DCS- TX-EN)，以使它们各自的通道导通，从而接收和发送信号各走各的路，互不干扰。

因为手机在接收和发送的时候是不能在同一个时隙工作的(也就是接收的时候不发送，发送的时候不接收)。所以后期新手机去掉了接收通道的两个开关，只留了两个发射开关；接收任务就交给高位放管了。

3)过滤器:

结构:手机里有高频滤波器和中频滤波器。

功能:滤除其他无用信号，获得纯净的接收信号。后期所有新手机都是零中频手机；所以手机里没有中频滤波器。

4)、高电平放电管(高频放大管、低噪声放大器):

结构:手机有两个高空管:900M高空管和1800M高空管。是三极管共发射极放大器电路；后期新手机把高电平放大管集成到中频。

高频放大器电源图

功能:a)放大天线感应的微弱电流，满足后续电路对信号幅度的需求。b)完成900M/1800M接收信号的切换。

原理:a)电源:两个900M/1800M高压放电管的基极偏置共用一个通道，由中频同期通道提供；两管集电极的偏置电压由中频CPU根据手机的接收状态分两路发出。目的是完成900M/1800M接收信号切换。

原理:b)通过滤波器滤除其他杂波得到的纯净的935M-960M接收信号，通过电容耦合，然后送到相应的高电平放电管放大，再通过电容耦合送到中频进行后处理。

5)中频(射频接口、射频信号处理器):

结构:由接收解调器、发射调制器、发射鉴相器等电路组成；新手机还集成了高放、频率合成、26M振荡和分频电路(如下图)。

角色:

a)内部高放电管放大由天线感应的微弱电流；

b)接收时，解调935M-960M(GSM)接收载频信号(有对方信息)和本振信号(无信息)，得到67.707KHZ接收基带信息；

c)传输时，将逻辑电路处理后的传输信息和本振信号调制成传输中频；

d)组合13M/26M晶体以产生13M时钟(参考时钟电路)；

e)根据CPU发送参考信号，产生符合手机工作频道的本振信号。

3.接收信号流

手机在接收时，天线将基站发出的电磁波转换成微弱的交流电流信号，通过天线开关接收通道送入高频滤波器滤除其他无用杂波，得到纯净的935M-960M(GSM)接收信号，经电容耦合送入中频内相应的高频放大器放大， 然后送至解调器与本振信号(无信息)进行解调，得到接收的67.707KHZ基带信息(RXI-P，RXI)送至逻辑音频电路进行进一步处理。

发射电路的结构和工作原理

发射时，经过逻辑电路处理的发射基带信息被调制成发射中频，发射中频信号的频率通过TX-VCO转换成890M-915M(GSM)的频率信号。经功率放大器放大后，由天线转换成电磁波并辐射出去。

该电路的要点是:(1)电路结构；(2)各部件的功能和作用；(3)传输信号的流程。

1.电路结构

发射电路由中频内的发射调制器和发射鉴相器组成；发射压控振荡器(TX-VCO)、功率放大器(功放)、功率控制器(功率控制)、发射变压器等电路。(如下图所示)

传输电路框图

2.每个组件的功能和作用

1)、发射机调制器:

结构:发射调制器在中频内部，相当于宽带网络中的MOD。

功能:发射时，发射经逻辑电路处理的基带信息(TXI-P；TXI-N；TXQ-P；TXQ-N)和本地振荡器信号被调制成发射中频。

2)发射压控振荡器(TX-VCO):

结构:发射压控振荡器为电容三点式振荡电路，输出频率由电压控制；制造时集成在一个小电路板上，引出五个管脚:电源管脚、接地管脚、输出管脚、控制管脚和900M/1800M频段切换管脚。当有合适的工作电压时，它振荡产生相应的频率信号。

功能:将中频调制器调制的发射中频信号转换成基站可以接收的890M-915M(GSM)频率信号。

原理:众所周知，基站只能接收890M-915M(GSM)的频率信号，而中频调制器调制的中频信号(如三星发射的135M中频信号)是基站无法接收的。因此，应使用TX-VCO将发射中频信号转换为890M-915M(GSM)的频率信号。

发射时，电源部分送出3VTX电压使TX-VCO工作，890M-915M(GSM)的频率信号分两路:a)采样送回中频，与本振信号混频产生与发射中频相等的发射鉴频信号，送入鉴相器与发射中频进行比较；如果TX-VCO的振荡频率不符合手机的工作通道，鉴相器会产生1-4V的跳变电压(带交流传输信息的DC电压)来控制TX-VCO内部变容二极管的电容，从而达到调节频率精度的目的。b)输入功率放大器经放大后，由天线转换成电磁波并辐射出去。

从上面可以看出，TX-VCO产生频率，对其进行采样并将其发送回IF，然后产生电压来控制TX-VCO。只是形成一个闭环，控制频率和相位，所以这个电路也叫传输锁相环电路。

3)功率放大器(功率放大器):

结构:目前手机功放为双频功放(900M功放和1800M功放为一体)，分为搪胶功放和铁壳功放两种；不同型号的功率放大器不能互换。

功能:放大TX-VCO振荡出的频率信号，获得足够的功率电流，通过天线转换成电磁波，辐射出去。

注意:功率放大器放大发射频率信号的幅度，但不能放大其频率。

功率放大器的工作条件:

a)工作电压(VCC):手机功放电源直接由电池提供(3.6V)；

b)接地端子(GND):使电流形成回路；

C) BANDSEL:控制功放工作在900米或1800米；；

d)功率控制信号(PAC):控制功放的放大量(工作电流)；

e)、输入信号(in)；输出信号(OUT)。

4)、发射变压器:

结构:两个线径、匝数相等的线圈相互靠近，利用互感原理组成。

功能:将功率放大器的功率电流样本发送到功率控制器。

原理:功率放大器发出的功率电流在传输过程中通过发射变压器时，在其次级感应出与功率电流同量级的电流，被检测(高频整流)后送至功率控制。

5)、功率电平信号:

所谓功率级，就是工程师在给手机编程时，将接收信号分为八个级别，每个接收级别对应第一个级别的发射功率(如下表所示)。手机工作时，CPU根据接收信号强度判断手机与基站的距离，发出合适的发射电平信号，确定功放的放大倍数(即接收强发射弱)。

随附的功率等级表:

6)电源控制器(电源控制):

结构:它是一个运算比较放大器。

功能:将发射功率电流采样信号与功率电平信号进行比较，得到合适的电压信号，控制功率放大器的放大。

原理:当电力电流在传输过程中通过发射变压器时，其次级感应的电流被检测(高频整流)并发送给电力控制；同时，编程期间的预设功率电平信号也被发送到功率控制；两个信号内部比较后，产生一个电压信号来控制功放的放大，使功放的工作电流适中，既省电又延长了功放的使用寿命(如果功率控制电压高，功放的功率就会大)。

3.传输信号流

发射时，传输基带信息(TXI-P；TXI-N；TXQ-P；TXQ-N)，该信号被发送到中频内的发射调制器，并用本地振荡器信号调制成发射中频。而如果基站接收不到中频信号，基站只能用TX-VCO将发射的中频信号频率提升到890M-915M(GSM)才能接收到。TX-VCO工作时，890M-915M(GSM)的频率信号有两种产生方式:

a)将一路采样送回中频内部，与本振信号混频，产生与发射中频相等的发射鉴频信号，送至鉴相器与发射中频进行比较；如果TX-VCO的振荡频率不符合手机的工作通道，鉴相器会产生1-4V的跳变电压来控制TX-VCO内部变容二极管的电容，从而调整频率。

b)两路输入功率放大器放大后由天线转换成电磁波并辐射出去。为了控制功率放大器的放大，当功率电流在传输过程中通过发射变压器时，检测其次级感应的电流(高频整流)并发送给功率控制；同时，编程期间的预设功率电平信号也被发送到功率控制；两个信号经过内部比较后，产生一个电压信号来控制功放的放大，使功放的工作电流适中，既省电又延长了功放的使用寿命。

3，国产射频芯片产业链现状

在射频芯片领域，市场主要被海外巨头垄断，如Qrovo、skyworks、博通；。国产射频芯片方面，没有一家公司能独立支持IDM的运营模式，主要是无晶圆厂设计公司；国内企业通过设计、代工、包装的合作，形成了“软IDM”的运营模式。

在射频芯片设计方面，国内公司在5G芯片上已经有所建树，并具备一定的出货能力。射频芯片设计门槛较高，有了射频开发经验，可以加速先进射频芯片的开发。目前拥有射频芯片设计的公司有紫光展锐、韦杰创芯、中普威、中兴通讯、雷柏科技、华虹设计、江苏聚芯、Estec等。

在射频芯片代工厂方面，台湾省已经成为全球最大的化合物半导体芯片代工厂。台湾省内主要代工厂有稳健、宏捷科、环球。中国只有三安光电和海威华新开始涉足化合物半导体代工。目前三安光电在国内布局最全，有GaAs HBT/pHEMT和GaNSBD/FET工艺布局。目前国内200多家企事业单位正在合作，10多种芯片已经通过性能验证，即将量产。海特高新控股旗下的海华鑫，是与29中电气分公司合资的企业。目前已具备GaAs 0.25um PHEMT制程能力。

在射频芯片封装方面，一方面，5G射频芯片的频率提高，导致电路中的连接线对电路性能的影响更大，封装时需要减少信号连接线的长度；另一方面，需要将功率放大器、低噪声放大器、开关和滤波器封装在一个模块中，一方面减小了体积，另一方面方便下游终端厂商使用。为了减少射频参数的寄生效应，需要倒装芯片、扇入和扇出封装技术。

倒装芯片采用扇入扇出工艺封装时，不需要通过金线键合进行信号连接，减少了金线键合带来的寄生电效应，提高了芯片的射频性能。5G时代，高性能倒装芯片/扇入/扇出结合Sip封装技术将是未来封装趋势。

倒装/扇入/扇出和Sip封装是高级封装，其盈利能力远高于传统封装。国内上市公司长电科技收购兴科金鹏后，形成了倒装芯片+Sip技术的完整封装能力。

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