無線通信系統(tǒng)中，一般包含有天線、射頻前端、射頻收發(fā)模塊以及基帶信號處理器四個部分。

隨著5G時代的，天線以及射頻前端的需求量及價值均快速上升，射頻前端是將數(shù)字信號向無線射頻信號轉(zhuǎn)化的基礎部件，也是無線通信系統(tǒng)的核心組件。

按照功能，可將射頻前端分為發(fā)射端Tx以及接收端Rx。

按照器件不同，射頻前端可分為功率放大器PA（發(fā)射端射頻信號放大）、濾波器filter（發(fā)射、接受端信號濾波）、低噪聲放大器LNA（接收端信號放大，降低噪聲）、開關switch（不同通道切換）、雙工器duplexer（信號選擇，實現(xiàn)濾波匹配）、調(diào)諧器tuner（天線信號通道阻抗匹配）等。

● 濾波器Filter：選通特定頻率，過濾干擾信號

濾波器（Filter），是射頻前端中最重要的分立器件，使信號中特定頻率成分通過而極大衰減其他頻率成分，從而提高信號的抗干擾性及信噪比。

目前在手機射頻市場中主要采用聲學濾波技術。

根據(jù)制造工藝的不同，市面上的聲學濾波器可分為聲表面波濾波器（Surface Acoustic Wave，SAW）和體聲波濾波器（Bulk Acoustic Wave，BAW）兩大類。

其中SAW濾波器制作工藝簡單，性價比高，主要應用于GHz以下的低頻濾波，而BAW濾波器插損低，性能優(yōu)秀，可以適用于高頻濾波，但工藝復雜，價格較高。

● 濾波器：SAW/BAW對比

● 濾波器Filter：5G時代，BAW將成為主流

由于工藝復雜度、技術以及成本的限制，目前通信標準下更多射頻前端采用SAW濾波器。

但隨著5G滲透率的提升，BAW濾波器優(yōu)異的性能和對高頻的支持將使其成為手機射頻前端的主流器件。

● 雙工器/多工器：發(fā)射/接收信號的隔離

雙工器（Diplexer），又稱天線共用器，由兩組不同頻率的帶阻濾波器組成。

利用高通、低通或帶通濾波器的分頻功能，使得同一天線或傳輸線可對兩條信號路徑進行使用，從而實現(xiàn)同一天線對兩種多種不同頻率信號的接收和發(fā)送。

● 功率放大器PA：放大射頻信號進行發(fā)射

功率放大器（PA，Power Amplifier）是射頻前端的核心部件，利用三極管的電流控制作用或場效應管的電壓控制作用將電源的功率轉(zhuǎn)換為按照輸入信號變化的電流。

PA主要用于發(fā)射鏈路，通過把發(fā)射通道的微弱射頻信號放大，使信號成功獲得足夠高的功率，從而實現(xiàn)更高通信質(zhì)量、更強電池續(xù)航能力、更遠通信距離。

PA的性能可以直接決定通信信號的穩(wěn)定性和強弱。

隨著半導體材料的不斷發(fā)展，功率放大器也經(jīng)歷了CMOS、GaAs、GaN三大技術路線。

第一代半導體材料是CMOS，技術成熟且產(chǎn)能穩(wěn)定。第二代半導體材料主要使用GaAs或SiGe，有較高的擊穿電壓，可用于高功率、高頻器件應用。

第三代半導體材料GaN在性能上顯著強亍GaAs，但成本較高。

目前移動端民用市場主要采用GaAs 作為功放，而GaN在部分基站端應用率先實現(xiàn)替代。未來GaN將成為高射頻、大功耗應用的主要方案。

● 低噪聲放大器LNA：放大接收信號，減少噪聲引入

低噪聲放大器(LNA，Low Noise Amplifier)是噪聲系數(shù)很小的放大器，功能是把天線接收到的微弱射頻信號放大，并盡量減少噪聲的引入，LNA能夠能有效提高接收機的接收靈敏度， 進而提高收發(fā)機的傳輸距離。

因此低噪聲放大器的設計是否良好， 關系到整個通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量。

● 射頻開關Switch：控制電路通斷，實現(xiàn)信號切換

射頻開關（Switch）的通過將多路射頻信號中的任一路或幾路控制邏輯連通，實現(xiàn)不同信號路徑的切換，包括接收與發(fā)射的切換、不同頻段間的切換等，以達到共用天線、共用通道，節(jié)省終端產(chǎn)品成本的目的。

射頻開關主要包括移動通信傳導開關、WiFi開關、天線調(diào)諧開關等。

● 調(diào)諧器Tuner：天線的阻抗匹配

天線調(diào)諧器（Tuner）是位于連接發(fā)射系統(tǒng)與天線的一種阻抗匹配網(wǎng)絡，用以實現(xiàn)信號的接收、濾波、放大、增益控制等功能，使得天線在所有應用頻率上輻射功率最大。

5G/Sub-6通信標準下，手機端中4x4下行鏈路MIMO要求每根天線能夠高效地支持更寬的頻率范圍，相應對射頻天線tuner的需求數(shù)量也會增加，以提高相應頻段的輻射效率。

● 其他射頻前端器件

Envelop Tracker (ET)，即包絡追蹤器，用于提高承載高峰均功率比信號的功放效率，實現(xiàn)自適應功率放大輸出。

與平均功率跟蹤技術相比，包絡追蹤技術能夠讓功放的供電電壓隨輸入信號的包絡變化，改善射頻功率放大器的能效。RF Reveiver，即射頻接收機。

射頻接收機中，射頻信號經(jīng)天線接收后，通過濾波器、LNA、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC等對信號進行變頻解調(diào)，最后形成進入基帶的基帶信號。

射頻接收機主要分超外差接收機、零中頻接收機和近零中頻接收機三種。

● 射頻前端材料及工藝的發(fā)展

審核編輯：湯梓紅