在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，射頻前端（RFFE）的性能直接決定了整個系統(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：它就像信號路徑上的“交通指揮官”，指揮著信號的傳輸路徑與流向。

理想中的射頻開關(guān)只“指揮”不“干擾”，現(xiàn)實中，它的插入損耗、回波損耗、隔離度、諧波與耐受功率等指標，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是發(fā)射功率，接收鏈路中最重要的指標是接收靈敏度。

發(fā)射功率可以由鏈路預算的公式得到：

發(fā)射功率可以由鏈路預算的公式得到：

PTX=Smin-GTX+Lpath-GRX+Lother

擴頻通信的接收靈敏度可以通過下式計算（對射頻）：

Smin=10×lg(kT0B)+NF+(Eb/N0)min-PG

通常來說，調(diào)制方式越復雜，比如從QPSK到256QAM，接收靈敏度會越差。所以，接收機在信號質(zhì)量不好的場景下就可以切換為低階調(diào)制的方式確保信號不中斷。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，NF如果可以做得很低，那么就可以使得接收靈敏變好，進而優(yōu)化接收機對高低調(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：

基于上面對射頻收發(fā)鏈路的介紹，下文開始分析射頻開關(guān)的指標對信號鏈路的影響。

插入損耗（InsertionLoss）

插入損耗是表征信號經(jīng)過射頻開關(guān)后衰減程度的指標。射頻開關(guān)可視為無源器件，其插入損耗等效于噪聲貢獻。在接收鏈路中，射頻開關(guān)是天線后的第一個器件。根據(jù)噪聲級聯(lián)公式，射頻開關(guān)的插入損耗會直接疊加到總噪聲，使得接收信號的信噪比惡化。

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更是通過了AEC-Q100（車規(guī)標準）認證，該產(chǎn)品在B7/B41頻段僅有0.33dB插入損耗且具有高達40dBm的耐受功率。圖2列出了這兩顆射頻開關(guān)的部分指標。

表1AW13012HDNR和AW13612PFDR-Q1的部分指標

回波損耗（ReturnLoss）

回波損耗是表征信號進入射頻開關(guān)被反射程度的指標?；夭〒p耗越大，表示信號被反射的越少。當射頻開關(guān)被視為無源器件時，回波損耗越小，有用信號的功率會被反射的越多，而噪聲功率不會變，導致信噪比惡化，進而使得接收靈敏度變差。

圖2 無源網(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，對于級聯(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頻段也可以達到20dB以上。這種水平的回波損耗不會成為系統(tǒng)設(shè)計的瓶頸。

表2 AW13504HFLR和AW13012HDNR部分指標

隔離度（Isolation）

隔離度是表征導通端口信號對非導通端口泄漏程度的指標。在SP4T、SP8T、DPDT等較多通路的射頻開關(guān)中，處于TX狀態(tài)的鏈路會因為各種原因通過射頻開關(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45dB的隔離度，避免了射頻開關(guān)引起的De-sense問題；

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，并且通過了AEC-Q100（車規(guī)標準）認證，可供高可靠性需求的客戶選用。

表3 AW13524TQNR和AW12122HLGR部分指標

諧波（Harmonic）

諧波是表征工作頻點對倍頻頻點影響程度的指標。諧波是TX鏈路中需要重點關(guān)注的指標，它關(guān)系到無線電法規(guī)認證。比如ETSI標準中雜散限值為-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。該指標對TX鏈路上的射頻開關(guān)來說非常重要。圖6列出了在不同通信制式下對射頻開關(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的應用。AW13612HFLR和AW13612PFDR-Q1的耐受功率更是可以達到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)格都能滿足應用場景且具有余量，為系統(tǒng)穩(wěn)定性和未來升級提供可靠保障。

表5 艾為射頻開關(guān)選型表