虽然芯片上的系统(SoCs)主要在无线网络中起重作用，但到天线的最后一寸宽带信号路径仍然至关重要。跨越这些间隙落到射频前端(RFFE)，也称为前端模块的RFE或FEM。
RFFE中所包含的内容也会有所不同。基本的RFFE通常具有射频滤波器、低噪声放大器(LNA)和功率放大器(PA)。一些增加了功能，如本地振荡器或模拟开关元件。RFFEs最高约为7个GHz，而在氮化镓（氮化镓)和砷化镓(砷化镓）设计中可以获得更快的部件。
RFFE可以帮助扩展范围，提高接收机灵敏度，管理天线，并满足地区市场的不同需求。这个博客研究了四种主要的无线应用程序的RFFEs。
低功耗的无线网络
对于亚GHz、GNSS、蓝牙、线程、Zigbee和蜂窝物联网设计，最小化功耗和大小是很重要的。这些网络上的信号越来越多地被接收到零中频架构中，并直接转换为数字信号。射频有时集成在SoC中；然而，使用外部RFFE通常可以增加链路预算和降低噪声数字。
低功耗前端模块的一个示例是用于LTE-M和NB-物联网设备的SkyworksSKY68000-31（图1）。在4x5mm封装中，它支持波带13和波带4中的LTE双波段操作，以及具有接收SAW滤波器、发射功率放大器和谐波滤波器的LTE双波段操作和天线开关。带外排放量针对3GPP的合规性进行了优化。
图1双波段SKY68000-31模块集成了在波段13和波段4中运行的LTE双频段无线电所需的整个射频前端。资料来源：天空工程
在这里看到的一个重要趋势是使用MIPIRFFE。它标准化了RFFE的控制接口，同时保持针脚计数较低。反过来，允许最多15个奴隶。
无线网络6E
天线的多样性和密集的星座是Wi-Fi6E设计的一大特点，推动了新一轮的RFFE创新。Wi-Fi6E部分的一个关键度量是发射机长包误差向量量等(EVM)，这是对实际星座点与其理想理论位置的度量。
在2.5x2.5mm16铅封装中，pSemi的PE65211设备包含5-7GHz802.11ax设计的有限元模块（图2）。LNA可以通过，单独的PA针对5GHz和6GHz进行了优化。6-GHz侧的EVM在13.0dBm断电时为-41dB。
图2PE565211是一个全硅模，其外形紧凑，可尽量减少高密度MIMO应用中的PCB布局面积。资料来源：pSemi
NXP发布了WLAN7205C前端IC，封装2x2mm，在14.5dBM断电时，6GHzEVM为-44dB。芯片制造商的目标是手机Wi-Fi6E连接的前端IC。
5G手机
说到手机，5G手机RFFE的竞争正在激烈。虽然博通、高沃和天空等玩家提供5GRFFE组件，但高通在2019年收购了与TDK的所有合资企业后，以“调制解调器到天线”的方式迅速起步。
2020年7月，ABI研究公司的一项拆卸研究研究了9款旗舰5G手机，发现每个人都安装了高通的RFFE部件。该研究确定了功率放大器、包络跟踪器和分集模块；在这些零件号之后，高通网站上很少发现一些细节。
接下来，Skyworks有一个5G分集模块，其SKY53728-11设备安装在2.8x2.6mm21导线封装中（图3）。我们看到了两个5GNR波段的LNA——3.2GHz到4.2GHz和4.4GHz到5.0GHz——以及对带外信号的滤波，加上MIPIRFEE接口。
图3SKY53728-11是一个高度集成的LNA滤波器模块，它集成了所有必需的滤波器，以衰减相邻和远频带中不需要的带外阻滞器。资料来源：天空工程
这是一个很大的市场。博通、Qorvo和Sky工作公司与英特尔、媒体电信、村田和三星正在与openRF联盟合作推出5G手机RFEE的互操作性。在具有区域要求和不同价格点的复杂5G景观中，创新射频解决方案有大量空间。
5G基础设施
基础设施的射频更加复杂，5GmmWave正在推动RFFE技术向氮化镓和砷化镓发展。5G专用网络的增长正在在高通和天空工厂的更公平的竞争环境中建立独特的射频解决方案。
其中一家公司是arQana技术公司，其ARQSF3753-RX-A双通道接收机FEM（图4）。它是兼容针兼容6x6mm部件之一，处理5GNR的不同频带；该部分包括n77和n79。每个通道都有一个两级的砷化镓LNA和一个天线开关。
图4ARQSF3753-RX中的LNA-双通道接收器前端模块提供具有1.45dB噪声图的高和低增益模式。资料来源：arQana
Qorvo还将其在氮化镓的遗产带到QPF4005，一个双通道37GHz到40.5GHzFEM（图5）。每个通道都有一个LNA、一个传输接收（T/R）开关和一个PA，均在4.5x6.0mm封装中。它的目标是相控阵5G基站。它的空气腔层压板包的特点是一个嵌入式铜热塞为延长温度操作。
图5QPF4005的紧凑外形因子旨在满足紧密格间距要求，支持多通道/双极化相控阵应用。资料来源：Qorvo
当一切都是无线的的时候
随着更多产品采用无线连接，模拟工程师运行某些射频组件的几率增加。
我们已经看到了一个周期，即较低频率的射频路径被直接集成到具有射频IP块的数字SOCs中。现在，我们看到在信道匹配的RFEE组件中捕获了更快、噪声敏感的射频设计，并证明了性能。结合为该工作设计的RFEE、更快的模拟前端和数字领域中的正确软件，可以使许多无线应用程序快速运行。
