模擬前端 （AFE），也稱為射頻前端 （RFFE），是通過集成高速放大器、接收模數轉換器 （ADC） 和傳輸路徑數- 模擬轉換器 （DAC） 以及不斷縮小的高頻濾波器設計。AFE 解決方案用于 5G 基站和手機。更具體地說，在 5G 設計中，需要 AFE 來支持多輸入多輸出 （MIMO） 配置中的多個發射和接收路徑 。因此，毫不奇怪，5G 日益增加的復雜性限制了具備開發此類復雜射頻子系統專業知識的制造商的數量。然而，與此同時，隨著 5G 設計的成熟，越來越多的供應商正在加緊應對 AFE 挑戰。這是因為 RF 設計代表了 5G 網絡中的巨大機遇，該網絡將在微型、微型、微微和毫微微蜂窩設備中部署大量基站，以促進適當的用戶覆蓋。5G 網絡還需要比 2G、3G 和 4G 更高的集成度和小型化，以降低功耗和成本。5G 技術的一個關鍵方面是其支持物聯網 （IoT） 和工業物聯網 （IIoT） 應用的能力。AFE 是這種帶寬創新的核心。5G 網絡中增加的 AFE 帶寬不再像以前的蜂窩網絡那樣只服務于手機；相反，5G 甚至可以用作筆記本電腦和臺式電腦的互聯網服務。

　　5G 中的 AFE 設計挑戰5G旨在支持更高的數據速率和大流量；除此之外，連接設備的大量增長滿足了非常多樣化的用例和要求。為了滿足無線數據流量容量的巨大提升，頻譜效率和重用、更高的速度和更低的延遲是 AFE 設計的主要考慮因素。頻譜效率和再利用雖然 6 GHz 以下頻譜充斥著多種無線應用，但 6GHz 以上頻譜，尤其是毫米波 （mmWave） 頻段，因其可用帶寬廣而備受關注。為了支持在室外區域最具挑戰性的毫米波頻段傳輸，AFE 的任務是改善高路徑損耗、高氧和 H 2 O 吸收、通過樹葉的損耗以及因雨而引起的衰落。 為了克服毫米波頻率中所有這些不利的信道特性，延長傳輸距離并提高服務覆蓋范圍， 波束成形和波束跟蹤 是 AFE 設計中使用的兩項最關鍵的技術。速度速度是 AFE 設計中的另一個關鍵因素。5G AFE 架構的運行速度高于之前的 2G、3G 或 4G 系統。目前的 5G 系統比4G LTE快十倍 。5G 的最高速度為 10 Gbps——具有達到 20 Gbps 的強大潛力——而 4G LTE 的運行速度為 1 Gbps，3G 的速度為 42 Mbps，2G 的速度為 0.3 Mbps。延遲5G 中的射頻前端架構具有新元素，可提供更快的訪問速度和低延遲。5G AFE 的延遲比之前的 3G 和 4G 版本重要得多。5G 的最小延遲為 1 毫秒或更短。另一方面，4G 系統的延遲為 50 毫秒到 98 毫秒，3G 系統為 212 毫秒，而 2G 系統則高達 629 毫秒。這就是為什么新的 5G 服務現在使用超可靠低延遲通信 （uRLLC） 功能的原因，這在自動駕駛汽車、機器人控制、工廠自動化和車對一切 （V2X） 通信中的關鍵任務應用中尤其需要。

　　迎接 AFE 設計挑戰RF 芯片制造商已經通過新的 AFE/RFFE 迎接了這一 5G 設計挑戰。這些 AFE/RFFE 中的數據轉換器支持毫米波頻段中可用的信道帶寬，它將為射頻架構的通用化打開大門，通過將數字/模擬鴻溝移近天線，這可能會降低射頻電路的復雜性。

圖 2 AFE7988/89 的功能框圖突出了 5G 設計中射頻集成的新水平。資料來源： 德州儀器然后是 模擬設備公司 （ADI） 推出的用于大規模 MIMO （M-MIMO） 無線電的AD9081 和 ADR554x射頻前端，如圖 3所示 。這些 AFE 極大地增加了在多個頻段中同時運行的收發器通道的數量，同時將所有必要的硬件壓縮到更小的外形中。

圖 3 集成雙通道架構允許射頻設計人員快速擴展其 MIMO 容量以滿足 5G 帶寬需求。資料來源： Analog Devices Inc.顯然，由于需要支持的天線和頻段數量眾多，以及實現足夠覆蓋所需的設備數量眾多，5G 收發器必須充分利用集成優勢來降低功耗和成本（圖 4）。

圖 4 5G AFE 有四個帶有觀察通道的 TX/RX 路徑。資料來源： 新思科技5G AFE/RFFE 的 RF 采樣距離天線越來越近，將簡化和縮小無線電外形尺寸并實現更高水平的集成。這反過來又使 5G 的直接射頻采樣成為基站和智能手機設計中的現實。因此，隨著 5G 設計的不斷縮小，先進封裝和集成 AFE/RFFE 模塊化越來越接近現實。接下來，借助 6G 太赫茲頻率，我們將在不久的將來看到更小的 AFE 外形。

文章：【射頻學堂】翻譯整理