射频前端里有一组器件经常被一起提及:PA、LNA、滤波器、双工器、射频开关。它们看起来都是“小芯片”,但干的活却完全不同。
PA 和 LNA,都是放大器,但方向完全相反
功率放大器,简称PA。它工作在发射链路上,任务是把收发器输出的微弱信号放大到一定功率,可以用天线发射出去。收发器芯片输出的信号通常只有毫瓦级甚至更低,而天线如果要把信号发射出去,至少需要几十毫瓦。
低噪声放大器,简称LNA。它工作在接收链路的最前端,任务是把天线收到的微弱信号去噪放大。至于为什么要去噪?因为天线收到的信号往往极其微弱,如果噪声很大的话,会把信号掩盖。
滤波器、双工器、射频开关,三个“交通警察”
这三个器件的共同点是:它们都不放大信号,而是决定信号怎么走,能不能走、走哪条路、往哪个方向走。
滤波器负责频率选择。射频环境中往往充斥着大量不同频段的噪声,但器件需要的只是一小部分频段,这时候就需要滤波器把需要的频段留下,不需要的衰减掉,相当于“筛选”。
双工器本质上是滤波器的组合,目的是用来解决收发共用一根天线会产生的问题。在频分双工系统中,接收与发射信号使用不同的功率,却共用一根天线。为了防止发射信号的高功率把接收链路的部件烧坏,所以需要使用双工器把这两个信号分开。
射频开关负责路径切换。手机支持多个频段,而天线的数量有限,信号需要在不同收发通道之间切换。射频开关就是那个负责接线的器件,主要作用是减少插入损耗并增加隔离度。
总结:PA与LNA是一对“方向相反”的放大器:一个负责发射,一个负责接收;滤波器与双工器都涉及频率选择,但双工器多了收发分离的功能;射频开关既不放大也不滤波,它负责切换路径。
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