FEM/前端模块(PA-LNA-SWITCH)介绍

FEM

FEM,Front-end Modules,即就是前端模块。硬件电路中的前端模块完成射频信号的发送放大以及接受放大,甚至包含功率检测、控制和开关的这样一个作用。

Skyworks

美国半导体器件供应商,中文名我们称为思佳讯公司;

Skyworks是一家无线半导体公司,设计并生产应用于移动通信领域的射频及完整半导体系统解决方案。

该公司向全球范围内的无线手持设备和基础设施客户供应前端模块、射频子系统及系统解决方案。

FEM产品介绍

SKY85331-11: 2.4 GHz High-Power 802.11ax WLAN
Front-End Module

SKY85331 是一款应用于2.4G WiFi的射频前端器件,我们可以直接得到的信息就是High Power,即就是大功率。

原理框图

我们可以看到如下图片就是原理框图:
FEM/前端模块(PA-LNA-SWITCH)介绍

  • 红色路径:表示TX路径,就是WiFi芯片发射信号,经过PA(功率放大)之后,通过SWITCH(开关),最后经过天线发射出去;
  • 绿色路径:表示RX路径,就是天线接收无线信号,经过SWITCH(开关)之后,回到WiFi芯片内部;
  • 橙色路径:表示RX路径,与上面差异在于此路径经过LNA(低噪声放大器)之后再给到WiFi芯片。
特性描述
  1. Integrated high-performance 2.4 GHz PA, LNA with bypass, and
    T/R switch
    译:集成的高性能2.4 GHz PA,具有旁路的LNA,和T / R开关;请注意并不是所有的FEM必须是这样的,也可以没有如上棕色的那个路径,看配置和需求。
  2. Fully matched input and output
    译:全匹配输入输出,即就是表示其阻抗内部有匹配,就是50欧的输入输出阻抗;但是我们仍旧需要预留匹配元器件,因为PCB阻抗不一定准。
  3. Integrated logarithmic power detector
    译:集成的对数功率检测;这就是完成功率的控制,需要控制发送功率,一是为了更好的线性度,二是为了满足各国规定的标准。
  4. Transmit gain: 33 dB
    译:发送功率,这就是最大值,注意单位是dB表示输入和输出的比值。
  5. Supports 802.11ax: output power:
    译:输出功率,在802.11ax规范下。

1) +20 dBm, -43 dB DEVM, MCS11
2) +22 dBm, -40 dB DEVM, MCS11
3) +24 dBm, -35 dB DEVM, MCS9

注:+20dBm表示输出功率,-35dB DEVM表示EVM(误差向量幅度),MCS11表示码率配置表。

  1. Integrated, temperature-compensated log detector
    译:集成式温度补偿对数检测器,即就是对器件的温度补偿,因为该器件温度升高时将会导致输出功率发生波动,导致本身检测不准,而补偿可以解决这个问题。
  2. High LNA gain: 15 dB
    译:高LNA增益,即就是RX输入信号经过LNA之后的信号增益,也就是放大倍数。
  3. Small (24-pin, 3 x 5 mm) conformally shielded package
    (MSL3, 260 C per JEDEC J-STD-020)
    译:封装描述,不多讲。
功率检测与输出电压

我们可以注意到,PA的最终输出功率和检测引脚的电压是一一对应的;途中曲线是3.3V和5V供电时的差异。
FEM/前端模块(PA-LNA-SWITCH)介绍

操作电压

因为操作电压会影响到器件的正常工作,因此电压一定要符合规范的要求。
FEM/前端模块(PA-LNA-SWITCH)介绍

操作电流

操作电流是电路的保证,但是请注意一般为了减小纹波,我们一般在电路中预留CRC电路,此时一定要注意R的大小,要保证VCC-R*I要大于器件最低工作电压。

FEM/前端模块(PA-LNA-SWITCH)介绍

Reference

【1】https://www.skyworksinc.com/-/media/69496FDDEAD8490D9FFB14012573D086.ashx

【2】https://www.skyworksinc.com/-/media/B458E45924FA4113AAD04E606E8C353E.ashx