浅谈5G手机RFFE和天线之间的阻抗失配

随着 5G 的到来，手机中的 RF 设计也日益愈加复杂，使得手机制造商更难满足严格的性能要求。由于手机包括更多天线，支持更多频段，在所有使用条件和频率下保持天线性能变得越来越具有挑战性。阻抗调谐器可在不同的条件下，在多个频段之间，最大限度地提高 RF 功率传输，能够帮助解决此问题。因此，阻抗调谐器越来越多地用于优化性能，降低设计成本并满足 5G 要求。本白皮书介绍如何使用阻抗调谐器，并讨论不同阻抗调谐器设计的相对优势。此外还通过多个示例，演示在典型的实际应用场景中如何使用阻抗调谐来显著改善性能。

过去几年，手机中的 RF 复杂性一直呈指数级增长，而 5G 进一步加剧了移动设备设计的复杂性。这些使得满足性能要求变得更困难，特别是移动设备中分配给 RF 技术的空间有限的情况下。

最大限度地提高天线性能是关键挑战之一。手机制造商正在添加更多天线来处理不断扩增的频段和无线标准。随着更多天线置入手机，其性能更易受外部条件的影响，如手机接近不同材料以及用户握持手机的方式等。在这些条件下，天线阻抗可能发生变化，导致天线与 RF 前端 (RFFE) 之间的阻抗失配。当天线在不同频段通信时，天线阻抗也会发生变化。阻抗失配减少了 RFFE 和天线之间的 RF 功率传输，需增加传输功率来补偿损耗，因此会影响手机的整体 RF 性能并缩短电池使用寿命。

阻抗调谐器通过在不同使用条件下和广泛频率范围内，将天线的阻抗与 RFFE 的阻抗相匹配来解决此问题。这能够最大限度地增加 RFFE 和天线之间传输的 RF 功率，从而帮助智能手机制造商满足不同应用和广泛频率范围的性能要求。

问题：RFFE 和天线之间的阻抗失配

FFE 阻抗通常是恒定的 50Ω，但天线阻抗会根据频段和使用条件而变化。当存在阻抗失配时，在 RFFE 和天线之间传输的 RF 功率会减少。例如，当手机传输信号时，并非来自信号源 (RFFE) 的所有可用功率都能传输到负载(天线)，这可能会导致高达几 dB 的信号损耗。损耗量取决于 RFFE 和天线阻抗之间的失配大小。下图显示系统在不同 VSWR(电压常驻波形无线电) 情况下的损耗。  

  阻抗调谐器是能够解决移动设备中日益复杂的 RF 所引起的天线效率问题的关键解决方案。通过增加 RFFE 和天线之间传输的 RF 功率，阻抗调谐器可帮助智能手机制造商最大限度地提高不同应用和频段范围的性能。因此，制造商在越来越多的移动设备中集成阻抗调谐器，尤其是向 5G 过渡的情况下。

编辑：黄飞