射频前端FEM的相关知识

在《iPhone 15 芯片分解》中，我们看到了整个iPhone15的射频部分两颗高通的射频收发器芯片SDR735 ，一颗高通的毫米波收发器芯片 SMR546，两颗博通的AFEM芯片+两颗Skyworks的FEM芯片，以及一颗Qorvo的 FEM芯片再加上一颗苹果FEM 模块，就完成了超级强大的射频收发功能：支持23 各频段的 5GNR 通信+ 19个频段的 FDD-LTE 通信+8个频段的 TDD-LTE通信+ 6个频段的 UMTS/HSPA+ 通信+ 4个频段的GSM/EDGE 通信。

从2G 时代的GSM 通信，一直到现在5GNR通信，仅在一块小小的射频板上就完成了，而且还有 蓝牙， Wifi 等通信模块。

完全不能想象如果仅靠板级射频电路来完成这些功能，这个手机将会多么庞大？

今天我们一起来学习一下射频前端FEM的相关知识。

No.1

什么是FEM？

我们知道在一个超外差架构的发射路径，信号经过数字基带部分的处理之后，会通过DAC完成数字信号和模拟信号的转换，然后通过一级混频得到中频信号IF，然后经过中频放大和滤波之后进入二级混频，把信号频率升高到RF对应的频段，然后经过射频滤波和放大之后进入天线进行发射。而接收机链路刚好相反，通过天线接收到的射频信号经过滤波和低噪声放大之后进入第一级混频，得到中频信号，经过中频滤波和放大之后进入第二级混频，得到低频模拟信号，然后通过ADC模数转换器得到正交的数字IQ信号，最后在基带部分进行处理。

所以，对于射频前端FEM，广义上的定义就是：基带到天线之间的这部分射频电路。

毫无疑问，如果能够把这整个射频链路都集成在一个FEM 芯片中，这就太完美了。这也是几乎所有RFIC人的梦想。

这里面包含了，D/A，A/D转换器，低频滤波功能，本振LO，中频混合以及中频滤波和放大，射频混合器，射频放大器和滤波器等等，想把这么多的模块集成到一个芯片上，做成一个真正的SOC，这简直比登天还要难。

所以，一代又一代的射频人为之努力。既然整个射频链路很难集成，那是不是可以少做一点点。比如只把最前端的那一部分电路集成，如下图所示，所以就有了狭义上的FEM定义：集成了射频放大PA/LNA功能和滤波/切换功能电路。

这样FEM IC设计就简单了很多，只要把 PA/LNA和Filter / Switch 封装到一起就可以完成一个最简单的FEM 芯片。

关于射频前端FEM的这两种定义，我觉得都比较合理。

因为随着射频技术的发展，射频收发架构也在不断进步，比如目前比较流行的零中频架构，其射频链路较超外差架构就简单很多了，如下图所示，天线接收到的信号经过射频滤波和低噪放之后直接下变频到I/Q信号，省去了中频混频，滤波以及放大的部分。

以及更为简单的射频采样接收机 RF Sampling，天线接收到的信号经过滤波和低噪放之后直接进入RF ADC，转换为数字信号。

所以，狭义上的FEM在未来也非常具有实际应用价值。

审核编辑：汤梓红