在《iPhone 15 芯片分解》中，我們看到了整個iPhone15的射頻部分兩顆高通的射頻收發器芯片SDR735 ，一顆高通的毫米波收發器芯片 SMR546，兩顆博通的AFEM芯片+兩顆Skyworks的FEM芯片，以及一顆Qorvo的 FEM芯片再加上一顆蘋果FEM 模塊，就完成了超級強大的射頻收發功能：支持23 各頻段的 5GNR 通信+ 19個頻段的 FDD-LTE 通信+8個頻段的 TDD-LTE通信+ 6個頻段的 UMTS/HSPA+ 通信+ 4個頻段的GSM/EDGE 通信。

從2G 時代的GSM 通信，一直到現在5GNR通信，僅在一塊小小的射頻板上就完成了，而且還有 藍牙， Wifi 等通信模塊。

完全不能想象如果僅靠板級射頻電路來完成這些功能，這個手機將會多么龐大？

今天我們一起來學習一下射頻前端FEM的相關知識。

No.1

什么是FEM？

我們知道在一個超外差架構的發射路徑，信號經過數字基帶部分的處理之后，會通過DAC完成數字信號和模擬信號的轉換，然后通過一級混頻得到中頻信號IF，然后經過中頻放大和濾波之后進入二級混頻，把信號頻率升高到RF對應的頻段，然后經過射頻濾波和放大之后進入天線進行發射。而接收機鏈路剛好相反，通過天線接收到的射頻信號經過濾波和低噪聲放大之后進入第一級混頻，得到中頻信號，經過中頻濾波和放大之后進入第二級混頻，得到低頻模擬信號，然后通過ADC模數轉換器得到正交的數字IQ信號，最后在基帶部分進行處理。

所以，對于射頻前端FEM，廣義上的定義就是：基帶到天線之間的這部分射頻電路。

毫無疑問，如果能夠把這整個射頻鏈路都集成在一個FEM 芯片中，這就太完美了。這也是幾乎所有RFIC人的夢想。

這里面包含了，D/A，A/D轉換器，低頻濾波功能，本振LO，中頻混合以及中頻濾波和放大，射頻混合器，射頻放大器和濾波器等等，想把這么多的模塊集成到一個芯片上，做成一個真正的SOC，這簡直比登天還要難。

所以，一代又一代的射頻人為之努力。既然整個射頻鏈路很難集成，那是不是可以少做一點點。比如只把最前端的那一部分電路集成，如下圖所示，所以就有了狹義上的FEM定義：集成了射頻放大PA/LNA功能和濾波/切換功能電路。

這樣FEM IC設計就簡單了很多，只要把 PA/LNA和Filter / Switch 封裝到一起就可以完成一個最簡單的FEM 芯片。

關于射頻前端FEM的這兩種定義，我覺得都比較合理。

因為隨著射頻技術的發展，射頻收發架構也在不斷進步，比如目前比較流行的零中頻架構，其射頻鏈路較超外差架構就簡單很多了，如下圖所示，天線接收到的信號經過射頻濾波和低噪放之后直接下變頻到I/Q信號，省去了中頻混頻，濾波以及放大的部分。

以及更為簡單的射頻采樣接收機 RF Sampling，天線接收到的信號經過濾波和低噪放之后直接進入RF ADC，轉換為數字信號。

所以，狹義上的FEM在未來也非常具有實際應用價值。

審核編輯：湯梓紅