射频前端的功能与构成,射频开关控制信号传输途径
无线通信包括天线、射频前端、射频收发、基带信号处理器,其中射频前端(Radio FrequencyFront End,RFFE)模块位于无线通讯系统中基带芯片的前端,是无线电系统的接收机和发射机,可实现射频信号的传输、转换和处理功能,是移动终端通信的核心组件。
1、射频前端的构成:五大器件相互配合
射频前端由射频开关(Switch)、射频低噪声放大器(LNA)、射频功率放大器(PA)、双工器(Duplexers)、射频滤波器(Filter)等五大器件组成。
2、射频开关:控制信号传输途径
射频开关的作用是将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通,以实现不同信号路径的切换,包括接收与发射的切换、不同频段间的切换等,以达到共用天线、节省终端产品成本的目的。
以单刀双掷射频开关为例,当控制端口加上正电压时,连接端口1与端口3的电路导通,同时连接端口2与端口3的电路断开;当控制端口加上零电压时,连接端口1与端口3的电路断开,同时连接端口2与端口3的电路导通。
3、滤波器:筛选特定的无线信号
射频滤波器,又名“射频干扰滤波器”,主要功能是通过电容、电感、电阻等元器件的组合移除信号中不需要的频率分量,同时保留需要的频率分量,从而保障信号能在特定的频带上传输,消除频带间相互干扰。
目前手机中使用的主流滤波器主要有声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave,SAW)和体声波滤波器(Bulk Acoustic Wave,BAW)。
4、声表面波滤波器(SAW)
声表面波滤波器(SAWF)是一种采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料,利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件,广泛应用于电视机及录像机中频电路中。
SAW滤波器具有性能稳定、使用方便、频带宽等优点,是频率在1.6GHz以下的应用主流。但存在插入损耗较大、处理高频率信号时发热问题严重等缺点,因此在处理1.6GHz以上的高频信号时适用性较差。
输入信号后,输入端换能器将电能转换成声能,发出声表面波,输出端换能器将接收到的声表面波声能转换成电能输出从而完成滤波。
5、体声波滤波器(BAW)
BAW滤波器采用3D腔体结构,具有插入损耗小、带外衰减大等优点,同时对温度变化不敏感,因此尤其适用于2GHz以上的高频通信,在5G与sub-6G的应用中有明显优势。但BAW制造成本显著高于SAW。
收到声波信号时,贴嵌于石英基板顶、底两侧的金属对声波实施激励使声波从顶部表面反弹至底部,以形成驻声波,通过驻声波的往返完成过滤。