可变低中频（VLIF）无线电架构曝光！看高通最新公开的专利到底写了什么？

在 5G 技术持续普及、6G 研发加速推进的当下，毫米波通信作为关键技术之一，正面临着性能提升与成本控制的双重挑战。2026年1月30日，高通公开了一项名为 “可变低中频（VLIF）无线电架构” 的发明专利（申请公布号：CN 121444354 A），为毫米波通信系统的优化提供了全新解决方案，有望推动无线通信设备向更高效、更经济、更灵活的方向发展。

一、专利核心：突破传统架构瓶颈

传统 5G 通信系统中常用的超外差架构，存在着频率变换步骤繁琐、电路面积占用大、信号传输损耗高、成本居高不下等问题。例如，毫米波射频信号需经过多次频率转换才能到达基带，且中频信号传输依赖昂贵的专用电缆，不仅增加了设备复杂度，还容易导致信号衰减。

高通此次公开的 VLIF 无线电架构，核心创新在于构建了一套灵活高效的信号转换体系，主要包括毫米波集成电路（mmW-IC）和中频集成电路（IFIC）两大核心组件，通过两级转换机制实现信号的精准处理：

接收区段

• 接收射频转换级先将毫米波射频（RF）信号转换为第一中频（IF）信号，再通过接收可变中频转换级将其转换为第一可变低中频（VLIF）信号，频率范围可在 150MHz 至 700MHz 之间根据信号带宽动态调整。

发送区段

发送可变中频转换级将第二可变低中频信号转换为第二中频信号，最后由发送射频转换级将其转换为用于发送的毫米波射频信号。

这种架构支持第一可变低 IF 与第二可变低 IF 采用相同或不同频率，且低 IF 频率可随信号带宽灵活缩放，完美适配不同通信场景的需求。

二、关键优势：六大亮点重塑通信体验

相较于传统架构，高通 VLIF 无线电架构展现出全方位的性能优势，为无线通信技术带来多重突破：

简化设计，降低成本：采用 RF 采样模数转换器（ADC）和直接 RF 发送器（RF-DAC），消除了中频上变频和下变频环节，减少了中频集成电路的毫米波开销。同时省去了 mmW-IC 与 IFIC 之间的中频电缆，不仅降低了硬件成本，还减少了信号传输损耗。

适配先进工艺：支持 6 纳米及更低节点的半导体处理技术，有效降低了中频集成电路的设计复杂性，契合芯片制程迭代的发展趋势。

抗干扰能力升级：通过消除中频转换环节，避免了 FR3 频带与 FR2 频带之间的相互干扰，显著提升了通信信号的稳定性和可靠性。

灵活适配多场景：低 IF 频率可根据接收信号带宽动态选择，例如 100MHz 带宽对应 150MHz 中频，800MHz 带宽对应 700MHz 中频，同时支持单输入单输出（SISO）和多输入多输出（MIMO）操作，适配从手机到物联网设备的多样化应用。

信号处理更高效：通过复数带通滤波器、多相滤波器等组件的协同作用，实现了复数信号与实数信号的灵活转换，且支持 2 级 / 3 级多相滤波器与 2 阶 / 3 阶复数带通滤波器的组合，有效滤除实信号的负像频率。

迈向软件定义无线电：架构的高灵活性为软件定义无线电（SDR）的发展提供了有力支撑，未来可通过软件升级实现更多通信功能拓展，延长设备生命周期。

三、技术细节：信号处理的精妙设计

高通可变低中频（VLIF）无线电架构专利（CN 121444354 A）包含 16 幅核心附图，系统呈现了从无线设备整体架构到信号处理路径的完整技术方案。其中图 2 系列、图 3 系列、图 4 系列作为核心附图，分别对应 “基础架构选型”“核心电路框图”“接收路径细化” 三大关键维度，以下结合专利全文技术细节，逐一拆解各附图的设计逻辑、组件功能及技术价值。

图 2 系列：无线设备架构选型与演进（图 2A/2B/2C）

图 2 系列作为架构基础铺垫，通过三种典型收发器架构对比，明确 VLIF 架构的技术定位 —— 既兼容传统架构优势，又突破超外差架构瓶颈，为后续核心电路设计提供理论依据。

1，图 2A：直接变频架构（无线设备 200）

核心定位：展示无中频（IF）转换的简化架构，为 VLIF 架构的 “减少频率变换” 理念提供参考。

关键组件与信号流向：

收发器 220 包含发送器 230 和接收器 250，采用 “基带→RF 直接转换” 设计，无需中频级联；

发送路径：数据处理器 210 生成 I/Q 信号→基带滤波器 232 滤波→放大器 234 放大→上变频器 240（结合 TX LO 信号）上变频→滤波器 242 降噪→功率放大器（PA）244→天线 248 发送；

接收路径：天线 248 接收 RF 信号→低噪声放大器（LNA）252 放大→滤波器 254 滤波→下变频器 260（结合 RX LO 信号）直接下变频为基带 I/Q 信号→放大器 262→基带滤波器 264→ADC 216 转换为数字信号。

技术特点：信号仅经一级频率转换，结构简洁，但受限于毫米波信号处理需求（需多级降噪和频率适配），无法直接应用于 mmW 场景，成为 VLIF 架构 “两级可控转换” 的设计起点。

2. 图 2B：超外差架构（无线设备 200a）

核心定位：展示传统毫米波通信的主流架构，暴露 VLIF 架构需解决的技术痛点。

关键组件与信号流向：

在直接变频架构基础上增加中频（IF）转换级，上变频器 275、下变频器 285 与相移电路 281 集成于公共 IC；

发送路径：基带信号经上变频器 240 转换为 IF 信号→上变频器 275（结合 TX RF LO 信号）上变频为 RF 信号→相移电路 281（含相移器 283、相控阵列元件 287）→天线阵列 248 发送；

接收路径：天线阵列 248 接收信号→相移电路 281→下变频器 285（结合 RX RF LO 信号）下变频为 IF 信号→I/Q 生成功能 291 生成 I/Q 信号→下变频器 260 转换为基带信号。

技术痛点：需两次频率转换（基带→IF→RF），占用额外电路面积；IF 信号需通过电缆传输，存在信号损耗和成本问题，这正是 VLIF 架构要突破的核心瓶颈。

3. 图 2C：直接转换 + 相控阵列架构（无线设备 200b）

核心定位：融合直接变频的简洁性与相控阵列的毫米波适配能力，为 VLIF 架构的 mmW-IC 集成设计提供参考。

关键改进：将相移电路 281（图 2B 核心组件）直接集成到直接转换架构中，毫米波信号无需 IF 转换，直接在基带与 RF 之间变频，LO 信号频率可达数十 GHz，适配 24-48GHz 毫米波频段需求；

技术衔接：该架构验证了 “相控阵列与核心转换电路集成” 的可行性，为图 3 系列中 mmW-IC 集成 LNA、相移器、混频器提供了实践依据。

图 3 系列：VLIF 架构核心电路框图（图 3A/3B）

图 3 系列是专利核心附图，完整呈现了 VLIF 架构的两大核心集成电路 —— 毫米波集成电路（mmW-IC）和中频集成电路（IFIC）的连接关系、信号路径及组件配置，是整个技术方案的 “电路蓝图”。

1. 图 3A：基础版核心电路框图（mmW-IC 302 + IFIC 370）

核心定位：定义 VLIF 架构的 “双 IC 协同” 核心框架，实现 “RF→第一 IF→VLIF”“VLIF→第二 IF→RF” 的两级可控转换。

关键组件与分区功能：

左侧：毫米波集成电路（mmW-IC 302），负责毫米波信号与 VLIF 信号的转换，包含 2 条接收路径（303/319）和 2 条发送路径（340/355）；

右侧：中频集成电路（IFIC 370），负责 VLIF 信号与基带信号的转换，包含 2 条接收路径（371/372）和 2 条发送路径（393/399）；

连接方式：通过 IF 电缆 305/311 传输 VLIF 信号（150MHz-700MHz），替代传统超外差架构的高频 IF 电缆，减少信号损耗。

接收路径核心流程（以 303 为例）：

端口 304（耦合天线）→LNA 306（低噪声放大）→相移器（PS）307（相位调整）→混频器 308（第一下变频：RF→第一 IF，3-5GHz）→混频器 313（第二下变频：第一 IF→VLIF，150MHz-700MHz）→复数带通滤波器（CBF）314（信道选择）→多相滤波器（PPF）315（复数→实数转换）→放大器 316（差分到单端转换）→IF 电缆 305→IFIC 370。

发送路径核心流程（以 340 为例）：

IFIC 370→VLIF 信号→连接 354→可编程放大器和滤波器 352（单端到差分转换）→PPF 351（实数→复数转换）→混频器 350（第一上变频：VLIF→第二 IF，3-5GHz）→混频器 345（第二上变频：第二 IF→RF，24-48GHz）→PS 344（相位调整）→PA 343（功率放大）→端口 342（耦合天线）。

IFIC 核心功能：

接收侧：通过 RF-ADC 377/384 将 VLIF 模拟信号转换为数字信号→数字下变频器（DDC）378/385 将 VLIF 信号下变频到基带；

发送侧：数字上变频器（DUC）390/396 将基带信号上变频为 VLIF 信号→RF-DAC 389/395 转换为模拟信号→放大器 388/394（差分到单端转换）→IF 电缆传输至 mmW-IC。

2. 图 3B：增强版核心电路框图（路径共享 + 多 LO 信号）

核心改进：在图 3A 基础上优化资源利用率，支持多场景适配：

路径共享：接收路径 303/319 通过开关 324 共享 LNA 306、PS 307 和混频器 308；发送路径 340/355 通过开关 360 共享混频器 345、PS 344 和 PA 343，减少冗余组件；

多 LO 信号：接收路径 319 使用 LO3 信号，发送路径 355 使用 LO3 信号（区别于路径 303/340 的 LO2 信号），支持不同 VLIF 中心频率配置，优化多信道信号处理性能；

技术价值：适配单输入单输出（SISO）、多输入多输出（MIMO）及宽带 SISO 操作，例如宽带场景下开关 324 导通，宽带信号分两路处理，突破单路径带宽限制。

图 4：接收路径细化设计（接收路径 403）

图 4 是图 3A/3B 接收路径的具象化展开，以接收路径 303/319 为原型，细化了 “第二下变频→抗混叠→信号转换” 的关键环节，是 VLIF 架构 “可变低中频” 特性的核心实现载体。

1. 核心定位

聚焦接收路径的信号精细化处理，解决 “相位不平衡”“信号混叠” 两大关键问题，展示 VLIF 信号的生成与优化过程。

2. 关键组件与功能拆解

前端处理模块：端口 404→LNA 406（低噪声放大，保障毫米波信号信噪比）→PS 407（相位调整，适配相控阵列需求）→混频器 408（第一下变频：24-48GHz RF→3-5GHz 第一 IF）；

VLIF 生成模块：

混频器 415（I 通道）和 416（Q 通道）作为第二下变频器，接收 LO2 信号（由 LO1 信号经分频器分频生成），将第一 IF 信号下变频为 VLIF 信号（150MHz-700MHz）；

延迟元件 421/426：提供可变相位延迟，校正 I/Q 信号之间的相位不平衡，提升信号正交性；

抗混叠与信号转换模块：

开关 439-442：通过 I/Q 信号翻转（例如开关 439/440 断开、441/442 导通），使不同信道信号出现在 LO 信号相对侧，最小化信号混叠（对应图 8A/8B 的抗混叠原理）；

CBF 428：对 LO2 频率选择的信道进行滤波，筛选目标信号；

PPF 434：将复数 I/Q 信号转换为实信号，简化 mmW-IC 与 IFIC 之间的信号传输（仅需传输实信号，减少电缆占用）；

放大器 436：执行差分到单端（D2S）转换，输出单端 VLIF 信号至 IF 电缆。

3. 技术亮点

通过 “相位校正 + 信号翻转 + 复数 - 实数转换” 的组合设计，既实现了 VLIF 频率的灵活调整（适配 100MHz-800MHz 不同带宽需求），又解决了毫米波信号下变频过程中的噪声和混叠问题，为图 3 系列核心框图提供了可落地的路径设计。

除上述核心附图外，专利中其他附图与图 2-4 形成技术闭环，进一步完善 VLIF 架构的技术实现：

图 5：信号带宽与 VLIF 频率对应表，直观呈现 “带宽 - 中频 - ADC/DAC 频率” 的匹配关系（例如 100MHz 带宽对应 150MHz VLIF、0.6GHz ADC 频率），为图 4 的 VLIF 生成模块提供参数依据；

图6

图7

图 6/7：发送路径细化设计，与图 4 接收路径对称，分别展示 4 级 PPF（图 6）和 3 级 PPF + 复数带通滤波器（图 7）的发送架构，实现 “VLIF→第二 IF→RF” 的上变频优化；

图 8A/8B：信号抗混叠原理验证，通过频率曲线图展示 I/Q 信号翻转对混叠区的规避效果，解释图 4 开关设计的技术合理性；

图9

图10

图 9/10：LO2 信号相位延迟优化，细化图 4 延迟元件的电路实现（反相器链 + 背栅电压控制）及相位调整效果，保障 I/Q 信号正交性；

图 11/12：方法流程图与功能框图，从逻辑层面总结图 2-4 的信号处理流程，明确 “RF-IF-VLIF”“VLIF-IF-RF” 的核心转换步骤。

这些附图不仅可视化了 VLIF 架构的技术细节，更体现了高通在毫米波通信领域的设计思路 —— 通过 “可变中频” 实现带宽适配，通过 “组件集成” 减少损耗，通过 “路径优化” 提升信号质量，为 5G 进阶及 6G 毫米波通信提供了可落地的电路实现方案。

四、应用前景：赋能 5G 进阶与 6G 创新

作为无线通信领域的核心专利，高通 VLIF 无线电架构的落地应用将产生广泛影响：

在消费电子领域，可助力智能手机、平板电脑等移动设备实现更稳定的毫米波通信，提升 5G 网络的覆盖范围和传输速率；在物联网领域，适配低功耗、小尺寸的设备需求，推动车联网、智能家居等场景的互联互通；在 6G 研发中，为太赫兹以下频率通信提供高效的架构支撑，加速下一代无线通信技术的商业化进程。

从专利技术来看，高通正通过架构创新打破传统通信系统的性能边界。该 VLIF 无线电架构不仅解决了当前毫米波通信的诸多痛点，更展现了其在无线通信领域的技术前瞻性。随着这项专利技术的逐步落地，我们有理由期待未来无线通信将迎来更高速、更可靠、更经济的全新体验，为数字经济的发展注入强劲动力。

注释：文章截图来自已公开专利，仅用于分享学习，如有侵权，请联系删除，专利原文下载，请点击文末“阅读原文”