浅谈射频开关设计的四个重要指标

射频开关是最常用的射频元器件之一，其作用是在射频链路中用作通道切换、收发状态切换，能大量运用于物联网、通信基站、小基站、Wi-Fi、测试仪器、雷达、GPS等多个领域。得益于全球数字化，加强了各种应用对高质量信号的要求，使得无线通信技术以前所未有的速度增强了连接性及其强度。

为了满足移动设备对不同频段信号接收、发射的需求，带动了射频开关数量的增长，需要的射频价值量也越多。尽管高度集成的射频前端是大势所趋，但是在成本与性能的权衡下，未来几年，仍有许多终端设备依然会采用分立器件，其市场仍有巨大的发展空间。据Yole Development预测，分立射频开关的市场规模将从2020年的5亿美元增长至2025年的9亿美元，年均复合增长率为5%。

射频开关大有用处

在射频通路中经常可见到射频开关，通过将多路射频信号中的任一路或几路通过控制逻辑连通，它能广泛应用于各种射频输入/输出端口之间的频带选择和频率信号切换，以达到共用天线、节省终端产品成本的目的。在射频前端中，射频开关占据十分关键的地位，其插损、回损、隔离度、谐波抑制和功率容量等性能对射频前端链路有重要影响。基本上只要涉及到通路切换，都需要用到射频开关。

▲ 简单来说，射频开关的主要功能即是控制电路通断、实现信号切换 举个例子 射频开关最主要的应用之一便是通信基础设施，如微波、卫星、移动通信设备。一般情况下，这些设备每多支持一个频段，其射频芯片就要增加一条接收通道。随着需要支持的频段不断增加，为了降低成本，一个接收通道往往会支持多个频段，这就需要在射频前端增加开关数量，以满足对不同频段信号接收、发射的庞大需求。

射频开关，简单来说就是通过“打开”和“关闭”两者状态来进行信号通路的连接与切换。然而随着射频系统日益复杂，要想设计一款好的射频开关，我们需要关注以下四个指标：

01

隔离度

如果射频开关没有实现良好的隔离，通信系统将会受到一定程度的干扰。高度隔离可以防止信号泄漏，避免将不想要的信号泄露到所需信号的通道上。所以隔离度越高越好。

02

插入损耗

插入损耗为开关处于导通状态下时损耗的总功率。由于插入损耗可直接导致系统噪声系数的增大，并直接影响信号功率的损失。因此，插入损耗越小越好。

03

回波损耗

回波损耗越大，说明驻波越小，信号传送的效率越高，阻抗匹配度也越高，因此回波损耗越大越好。

04

开关速度

开关速度是指射频开关在开关信号时的响应速度。开关速度越快，射频开关的响应能力就越强，能够更快地切换信号，提高系统的工作效率。

有鉴于无线通信和物联网市场持续的大幅增长，以及射频前端芯片价值量的提升，将全方位带动射频前端市场规模。

芯灵通自研的ATF63551是一款单刀双掷的通用射频开关，支持20 MHz到6.0 GHz频段。其采用SOI成熟工艺设计制造，拥有创新紧凑的1 × 1mm的DFN-6pin封装，极小的体积能更有效利用PCB版的空间，并显著降低成本。

热知识

SOI作为主流的射频开关工艺，可同时提供优异的射频性能，且具有较佳的成本效益，目前市场上采用占比超过90%。让射频开关在具有高线性度的同时，还能提供低差损和高隔离度的性能。

▲ ATF63551采用紧凑封装，尺寸仅有1x1mm

ATF63551具有极低插损、高隔离度、高线性度和低谐波等产品特性。其隔离度大于29dB，插入损耗典型值小于0.3dB。外部采用0/+3.0V电压控制，兼容1.8V/1.2V控制电平。能被很好地运用在WLAN网路、WLAN中继器、低功耗发射接收系、ISM波段无线电等多种场景，目前已量产，并于多家客户送样验证。

随着5G和即将到来的6G时代，所需支持的信道数量正日益增加。对于射频芯片工程师而言，设计难点在于既要满足高频率，又要配合更加复杂的射频信号路径，而当务之急便是需要对设计和制造方面进行提升。

芯灵通科技为WLAN通信基础设备和系统提供了高性能的射频开关芯片，并通过灵活的创新设计对底层电路和系统构建进行优化，例如偏置电阻、寄生电容等。串联谐振能有效降低阻抗并提升隔离度；而通过提升天线与射频电路的阻抗匹配度，降低了信号反射并拉高了回波损耗，进而减少了插损的产生。

在面向广阔的通信基础设施市场和日新月异的迭代技术，芯灵通的射频开关产品和方案能满足其高性能、小体积、低成本的产品需求，我们将持续创新，助力国产替代的不断发展。

 

编辑：黄飞