在現代無線通信系統中，射頻前端（RFFE）的性能直接決定了整個系統的通信質量、數據速率和功耗。在其中，射頻開關（RF Switch）雖小，卻扮演著關鍵角色：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。

理想中的射頻開關只“指揮”不“干擾”，現實中，它的插入損耗、回波損耗、隔離度、諧波與耐受功率等指標，直接影響系統性能。

如何破局？數模龍頭艾為電子用高性能射頻開關，給出答案。

射頻收發鏈路

圖1 射頻收發鏈路示意圖

在發射鏈路中最重要的指標是發射功率，接收鏈路中最重要的指標是接收靈敏度。

發射功率可以由鏈路預算的公式得到：

發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，接收機在信號質量不好的場景下就可以切換為低階調制的方式確保信號不中斷。但是低階調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，進而優化接收機對高低調制方式切換的閾值。

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鏈路的介紹，下文開始分析射頻開關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過射頻開關后衰減程度的指標。射頻開關可視為無源器件，其插入損耗等效于噪聲貢獻。在接收鏈路中，射頻開關是天線后的第一個器件。根據噪聲級聯公式，射頻開關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AW13012HDNR的插入損耗性能業內領先，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AW13612PFDR-Q1更是通過了AEC-Q100（車規標準）認證，該產品在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被反射程度的指標。回波損耗越大，表示信號被反射的越少。當射頻開關被視為無源器件時，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 無源網絡模型示意圖

射頻開關的回波損耗通常建議大于15dB，對于級聯了很多射頻開關的鏈路，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AW13504HFLR在B7/B41頻段的回波損耗為20dB；SPDT射頻開關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設計的瓶頸。

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中，處于TX狀態的鏈路會因為各種原因通過射頻開關干擾到接收鏈路，特別是頻段很近的鏈路。如果SAW或者Duplexer的性能較差，那射頻開關的隔離度指標就更要重視。

以DPDT射頻開關為例，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AW12122HLGR在sub-6G頻段內提供高達45dB的隔離度，避免了射頻開關引起的De-sense問題；

低插入損耗型射頻開關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鏈路中需要重點關注的指標，它關系到無線電法規認證。比如ETSI標準中雜散限值為-30dBm。考慮到一些鏈路損耗和天線的兼容性，射頻開關的限值通常為-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鏈路上的射頻開關來說非常重要。圖6列出了在不同通信制式下對射頻開關耐受功率的要求。

表4 不同制式下射頻開關需要承受的最大功率

艾為電子的TX射頻開關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，屬于業內領先的性能。

射頻開關在射頻前端是用料最多的器件之一，它在實現網絡模式切換、TX/RX切換、SRS、MIMO等功能中必不可少。

下圖為艾為射頻開關選型表，無論是單刀多擲（SPxT）還是多刀多擲（xPxT）的射頻開關，其規格都能滿足應用場景且具有余量，為系統穩定性和未來升級提供可靠保障。

表5 艾為射頻開關選型表