3、双模架构解析：4G LTE与5G NR双模架构对比，频段划分与载波聚合

各位工程师朋友，今天我们来聊聊双模架构。说实话，这个题目看着挺大，但拆开来看，其实就是两件事：4G LTE和5G NR怎么共存，以及它们怎么共用射频前端。

我在做第一个双模项目时，踩过不少坑。当时以为把两套通路拼在一起就行，结果发现根本不是这么回事。嗯，咱们今天就把这些经验掰开揉碎了讲。

3.1 双模架构的核心差异

先问大家一个问题：为什么不能直接用4G的射频前端跑5G？

说白了，两个标准对射频的要求完全不同。我列个表，大家一看就明白：

对比项	4G LTE	5G NR
子载波间隔	15 kHz	15/30/60/120 kHz
最大带宽	20 MHz	100 MHz (FR1) / 400 MHz (FR2)
波形	CP-OFDM	CP-OFDM + DFT-s-OFDM
调制阶数	最高 64QAM	最高 256QAM
MIMO 层数	最多 4 层	最多 8 层

你看，光是带宽这一项，5G NR就比4G LTE大了5倍。这意味着什么？意味着你的PA、滤波器、开关，全部要重新设计。

3.2 频段划分：从B1到n78

频段这块，很多新手容易搞混。4G LTE用的是Band编号，比如Band 1、Band 3。5G NR用的是n编号，比如n78、n41。

我给大家整理了一份常用频段对照表：

频段名称	频率范围	4G LTE	5G NR
Band 1 / n1	2110-2170 MHz	✓	✓
Band 3 / n3	1805-1880 MHz	✓	✓
Band 41 / n41	2496-2690 MHz	✓	✓
n78	3300-3800 MHz	✗	✓
n79	4400-5000 MHz	✗	✓

你想想看，n78和n79是5G NR的黄金频段，4G LTE根本用不了。所以双模芯片必须同时支持这些频段，而且还要能快速切换。

3.3 载波聚合：从4G到5G的进化

载波聚合（CA）这个概念，4G时代就有了。但5G NR把它玩出了新花样。

4G LTE的载波聚合，最多支持5个分量载波（CC），每个20 MHz，加起来100 MHz。但5G NR呢？单个分量载波就能到100 MHz，再加上聚合，带宽轻松突破200 MHz。

我画个简单的示意图：

4G LTE CA:
┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│ CC1 20M │ │ CC2 20M │ │ CC3 20M │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
         ↓ 聚合后总带宽 60 MHz

5G NR CA:
┌─────────────────────┐ ┌─────────────────────┐
│ CC1 100M            │ │ CC2 100M            │
└─────────────────────┘ └─────────────────────┘
         ↓ 聚合后总带宽 200 MHz

这里有个关键点：载波聚合对射频前端的线性度要求极高。为什么？因为多个载波同时发射，会产生互调产物。如果PA的线性度不够，这些互调产物就会干扰其他频段。

3.4 双模架构的三种实现方式

根据我多年的经验，双模架构主要有三种实现方式：

1. 独立通路方案：4G和5G各走各的通路，互不干扰。优点是设计简单，缺点是面积大、成本高。
2. 共享通路方案：4G和5G共用部分射频前端，比如PA和滤波器。优点是节省面积，缺点是调试复杂。
3. 可重构方案：通过开关和可调器件，动态配置通路。这是目前最前沿的方案，但技术难度也最大。

我个人比较推荐第二种方案，也就是共享通路。为什么呢？因为它在成本和性能之间取得了平衡。但要注意，共享通路时，一定要做好隔离。我见过一个项目，4G和5G共用同一个PA，结果4G发射时，5G接收灵敏度下降了3 dB。这就是隔离没做好。

3.5 实战：双模射频前端设计要点

最后，我给大家总结几个设计要点：

• 频段规划：先确定要支持的4G和5G频段，然后做频段分组。比如，低频段（<1 GHz）和中高频段（1-3 GHz）分开处理。
• 天线设计：双模芯片通常需要多个天线端口。我建议至少预留两个天线，一个给4G，一个给5G。如果空间允许，再加一个MIMO天线。
• 滤波器选择：5G NR的带宽大，传统的SAW滤波器可能不够用。对于n78这样的宽频段，建议用BAW或者FBAR滤波器。
• PA选型：5G NR的PAPR（峰均比）比4G LTE高，所以PA的线性度要求更高。我一般会选择支持包络跟踪（ET）的PA，效率会好很多。

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