智能手機代表了射頻個人通信最前沿、也最具挑戰(zhàn)性的射頻產(chǎn)品設(shè)計之一。這些第三代（3G）蜂窩多模多頻設(shè)備基于EDGE/GSM（2.5G）標(biāo)準(zhǔn)時可能工作在3個或4個頻段，基于3G WCDMA/HSPA標(biāo)準(zhǔn)時的工作頻段也可能多達3至4個。隨著智能手機版本的演進和WCDMA與3GPP長期演進（LTE）標(biāo)準(zhǔn)的采納，工作頻段可能增加到10個或11個。在小型設(shè)備中支持如此多頻段和工作模式的關(guān)鍵元件之一是射頻（RF）開關(guān)，這種開關(guān)在智能手機的整個前端電路中有多種使用方式。

　　不管是通過蜂窩還是移動連接網(wǎng)絡(luò)和外部設(shè)備，為了確保高數(shù)據(jù)速率的無線通信，典型的智能手機（圖1）都集成有許多天線組件和多個無線數(shù)據(jù)流。放大、過濾和切換所要求的射頻信號需要用到多種射頻元件（圖中用藍色突出顯示了射頻開關(guān)部分）。

圖1:該模塊圖顯示了典型的智能手機架構(gòu)，除了多頻段蜂窩電話外，還包含嵌入式藍牙、GPS和調(diào)頻收音機功能。

　　現(xiàn)代智能手機是一種復(fù)雜的設(shè)備，在手持式封裝中充分融合了計算和通信技術(shù)。這些設(shè)備必須通過直觀的操作界面提供各種與消費者和業(yè)務(wù)有關(guān)的功能。電磁（EM）場產(chǎn)生計算機電路與必定會接收到其它EM信號的無線電路非?？拷?，這只是智能手持設(shè)備面臨的設(shè)計挑戰(zhàn)之一。智能手機的復(fù)雜性還延伸到了這些多射頻發(fā)射器的RF模擬/混合信號領(lǐng)域。

　　觀察這種新型手機內(nèi)部的無線模塊，可以發(fā)現(xiàn)多種無線電信號在很小物理體積內(nèi)工作和共存所固有的復(fù)雜性。這種復(fù)雜的信號路由和射頻開關(guān)要求對智能手機設(shè)計提出了極大的挑戰(zhàn)。智能手機中的射頻開關(guān)配置種類十分廣泛，從相對簡單的單刀雙擲（SPDT）配置直到更為復(fù)雜的單刀十?dāng)S（SP10T）配置，有時擲的數(shù)量甚至更高。開發(fā)所有這些開關(guān)的源動力是豐富的無線電通信技術(shù)以及智能手機中的多種頻率和多副天線。

　　在蜂窩通信系統(tǒng)中用到了多種射頻開關(guān)元件（圖2）。這些開關(guān)元件包括主天線發(fā)送/接收（T/R）開關(guān)，用于將主設(shè)備天線用于時分雙工（TDD）收發(fā)器中的蜂窩發(fā)送和接收功能，例如用于提供全頻段GSM服務(wù)的收發(fā)器。另外，頻段模式開關(guān)主要用于將寬帶CDMA信號從功放的輸出引導(dǎo)至頻率選擇頻段雙工器。分集開關(guān)用于連接第二副或分集蜂窩天線。分集天線在數(shù)據(jù)卡應(yīng)用中非常普遍，在智能手機應(yīng)用中也越來越流行，特別是針對以數(shù)據(jù)為中心的系統(tǒng)（如LTE）。

圖2:蜂窩手機中要求使用大量射頻開關(guān)，分別用于天線切換、頻段切換和分集切換。

　　主天線開關(guān)的主要功能是將空中射頻無線電通信信號連接到通信調(diào)制解調(diào)器中的主要發(fā)送與接收功能模塊。目前這種天線開關(guān)的實現(xiàn)有多種多樣，從單刀七擲（SP7T）直到單刀十?dāng)S（SP10T）都有，具體取決于智能手機支持的射頻頻段數(shù)量。

　　主天線開關(guān)的任務(wù)是保持信號線性度，并提供發(fā)送與接收鏈之間的隔離，同時盡可能實現(xiàn)最小的插損。從以前僅傳送語音的通信向無線數(shù)據(jù)通信的過渡促進了向更高階調(diào)制方案的發(fā)展，比如正交頻分復(fù)用（OFDM）調(diào)制以及緊密相關(guān)的正交頻分多址（OFDMA）調(diào)制。這些復(fù)雜的調(diào)制方案產(chǎn)生的波形幅度變化范圍非常大，因此信號具有很高的峰均比（PAPR），進而對處理它們的元件提出了更大動態(tài)范圍的要求，同時要求射頻開關(guān)具有杰出的線性度，以便最大限度地降低射頻信號路徑中的失真。

　　為了在信號功率電平越來越高時仍能保持好的線性度，大多數(shù)天線開關(guān)采用越來越復(fù)雜的設(shè)計拓撲來滿足這些更加嚴(yán)格的線性要求。例如，在天線開關(guān)模塊中經(jīng)常集成有電荷泵，用于提升電池電壓以控制構(gòu)成開關(guān)的場效應(yīng)晶體管（FET）。這種方案通常是一種合理的折衷，因為它減少了對更大FET的需求，改善了開關(guān)插損和隔離性能，增強了開關(guān)壓縮點的魯棒性。開關(guān)壓縮點定義為增益被壓縮0.1dB或1dB的輸出功率點（P0.1dB或P1dB）。

　　根據(jù)系統(tǒng)分割方法，開關(guān)可能包含GSM發(fā)送諧波頻率濾波功能。這種配置通常被稱為天線開關(guān)模塊（ASM）。一些改進的開關(guān)可能還包含聲表面波（SAW）濾波器，組成微型模塊封裝中完整的開關(guān)/接收濾波器。不管是ASM或沒有GSM濾波器的開關(guān)，還是完整的發(fā)送/接收開關(guān)和SAW模塊，主通道開關(guān)總是包含緊湊模塊中的主開關(guān)和控制邏輯功能。