在現(xiàn)代無(wú)線通信系統(tǒng)中，射頻前端（RFFE）的性能直接決定了整個(gè)系統(tǒng)的通信質(zhì)量、數(shù)據(jù)速率和功耗。在其中，射頻開關(guān)（RF Switch）雖小，卻扮演著關(guān)鍵角色：它就像信號(hào)路徑上的“交通指揮官”，指揮著信號(hào)的傳輸路徑與流向。

理想中的射頻開關(guān)只“指揮”不“干擾”，現(xiàn)實(shí)中，它的插入損耗、回波損耗、隔離度、諧波與耐受功率等指標(biāo)，直接影響系統(tǒng)性能。

如何破局？數(shù)模龍頭艾為電子用高性能射頻開關(guān)，給出答案。

射頻收發(fā)鏈路

圖1 射頻收發(fā)鏈路示意圖

在發(fā)射鏈路中最重要的指標(biāo)是發(fā)射功率，接收鏈路中最重要的指標(biāo)是接收靈敏度。

發(fā)射功率可以由鏈路預(yù)算的公式得到：

發(fā)射功率可以由鏈路預(yù)算的公式得到：

PTX=Smin-GTX+Lpath-GRX+Lother

擴(kuò)頻通信的接收靈敏度可以通過(guò)下式計(jì)算（對(duì)射頻）：

Smin=10×lg(kT0B)+NF+(Eb/N0)min-PG

通常來(lái)說(shuō)，調(diào)制方式越復(fù)雜，比如從QPSK到256QAM，接收靈敏度會(huì)越差。所以，接收機(jī)在信號(hào)質(zhì)量不好的場(chǎng)景下就可以切換為低階調(diào)制的方式確保信號(hào)不中斷。但是低階調(diào)制意味著通信速率降低，即同等帶寬下承載的信息量下降。此時(shí)，NF如果可以做得很低，那么就可以使得接收靈敏變好，進(jìn)而優(yōu)化接收機(jī)對(duì)高低調(diào)制方式切換的閾值。

射頻器件的噪聲用信噪比的變化定義：

基于上面對(duì)射頻收發(fā)鏈路的介紹，下文開始分析射頻開關(guān)的指標(biāo)對(duì)信號(hào)鏈路的影響。

插入損耗（InsertionLoss）

插入損耗是表征信號(hào)經(jīng)過(guò)射頻開關(guān)后衰減程度的指標(biāo)。射頻開關(guān)可視為無(wú)源器件，其插入損耗等效于噪聲貢獻(xiàn)。在接收鏈路中，射頻開關(guān)是天線后的第一個(gè)器件。根據(jù)噪聲級(jí)聯(lián)公式，射頻開關(guān)的插入損耗會(huì)直接疊加到總噪聲，使得接收信號(hào)的信噪比惡化。

艾為電子的RX射頻開關(guān)AW13012HDNR的插入損耗性能業(yè)內(nèi)領(lǐng)先，在B7/B41頻段僅為0.28dB，在N79頻段僅為0.4dB。極低的插入損耗有效地提升了信噪比。TRX射頻開關(guān)AW13612PFDR-Q1更是通過(guò)了AEC-Q100（車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)）認(rèn)證，該產(chǎn)品在B7/B41頻段僅有0.33dB插入損耗且具有高達(dá)40dBm的耐受功率。圖2列出了這兩顆射頻開關(guān)的部分指標(biāo)。

表1AW13012HDNR和AW13612PFDR-Q1的部分指標(biāo)

回波損耗（ReturnLoss）

回波損耗是表征信號(hào)進(jìn)入射頻開關(guān)被反射程度的指標(biāo)?；夭〒p耗越大，表示信號(hào)被反射的越少。當(dāng)射頻開關(guān)被視為無(wú)源器件時(shí)，回波損耗越小，有用信號(hào)的功率會(huì)被反射的越多，而噪聲功率不會(huì)變，導(dǎo)致信噪比惡化，進(jìn)而使得接收靈敏度變差。

圖2 無(wú)源網(wǎng)絡(luò)模型示意圖

射頻開關(guān)的回波損耗通常建議大于15dB，對(duì)于級(jí)聯(lián)了很多射頻開關(guān)的鏈路，可能要大于20dB才能將該指標(biāo)的影響降低。

艾為電子的SP4T射頻開關(guān)AW13504HFLR在B7/B41頻段的回波損耗為20dB；SPDT射頻開關(guān)AW13012HDNR在B7/B41頻段的回波損耗為27dB，在N79頻段也可以達(dá)到20dB以上。這種水平的回波損耗不會(huì)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的瓶頸。

表2 AW13504HFLR和AW13012HDNR部分指標(biāo)

隔離度（Isolation）

隔離度是表征導(dǎo)通端口信號(hào)對(duì)非導(dǎo)通端口泄漏程度的指標(biāo)。在SP4T、SP8T、DPDT等較多通路的射頻開關(guān)中，處于TX狀態(tài)的鏈路會(huì)因?yàn)楦鞣N原因通過(guò)射頻開關(guān)干擾到接收鏈路，特別是頻段很近的鏈路。如果SAW或者Duplexer的性能較差，那射頻開關(guān)的隔離度指標(biāo)就更要重視。

以DPDT射頻開關(guān)為例，艾為電子提供高隔離型和低插入損耗型的兩種選擇：

高隔離型射頻開關(guān)AW12122HLGR在sub-6G頻段內(nèi)提供高達(dá)45dB的隔離度，避免了射頻開關(guān)引起的De-sense問(wèn)題；

低插入損耗型射頻開關(guān)AW12022TQNR-Q1在2.3GHz~2.7GHz的插入損耗僅為0.35dB，并且通過(guò)了AEC-Q100（車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)）認(rèn)證，可供高可靠性需求的客戶選用。

表3 AW13524TQNR和AW12122HLGR部分指標(biāo)

諧波（Harmonic）

諧波是表征工作頻點(diǎn)對(duì)倍頻頻點(diǎn)影響程度的指標(biāo)。諧波是TX鏈路中需要重點(diǎn)關(guān)注的指標(biāo)，它關(guān)系到無(wú)線電法規(guī)認(rèn)證。比如ETSI標(biāo)準(zhǔn)中雜散限值為-30dBm?？紤]到一些鏈路損耗和天線的兼容性，射頻開關(guān)的限值通常為-36dBm或者-40dBm比較合適。

耐受功率（MaxInputPower）

耐受功率是表征射頻開關(guān)能承受多大輸入功率而不損壞的指標(biāo)。該指標(biāo)對(duì)TX鏈路上的射頻開關(guān)來(lái)說(shuō)非常重要。圖6列出了在不同通信制式下對(duì)射頻開關(guān)耐受功率的要求。

表4 不同制式下射頻開關(guān)需要承受的最大功率

艾為電子的TX射頻開關(guān)均能滿足耐受功率最大37.9dBm的應(yīng)用。AW13612HFLR和AW13612PFDR-Q1的耐受功率更是可以達(dá)到40dBm以上，屬于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的性能。

射頻開關(guān)在射頻前端是用料最多的器件之一，它在實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模式切換、TX/RX切換、SRS、MIMO等功能中必不可少。

下圖為艾為射頻開關(guān)選型表，無(wú)論是單刀多擲（SPxT）還是多刀多擲（xPxT）的射頻開關(guān)，其規(guī)格都能滿足應(yīng)用場(chǎng)景且具有余量，為系統(tǒng)穩(wěn)定性和未來(lái)升級(jí)提供可靠保障。

表5 艾為射頻開關(guān)選型表