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在实际终端系统中，调制解调器、射频收发机一般由一颗芯片构成，这颗芯片在设计时就考虑了射频系统复杂的特征，一般采用CMOS大规模集成电路的方式，在单颗芯片中实现复杂功能。这颗芯片可以实现不同的射频系统方案需求，并不需要做过多的系统设计。
射频前端则不同。不同的应用场景支持的频段、功率、带宽不同，并且对射频前端的增益、噪声系统、抗干扰能力要求不同，另外，在有些场景下，射频前端不同通路之间有可能还需要完成配合工作。这些不同场景的需求决定了射频前端的差别很大，需要根据需求做出适配和设计，这就增加了射频前端设计的复杂程度（见图2-9）。
图2-9 复杂的射频前端设计方案示意
在目前手机等终端设计中，射频系统方案一般专指射频前端方案。
射频前端虽然只由PA、LNA、开关、混频器4个模块构成，但不同模块之间相互连接且相互影响。如果将射频系统当成一个整体来理解，其中的细节和前后之间的处理会让人感到混乱与困难。另外，在射频系统从2G发展到5G的过程中，射频前端也变得越来越复杂（见图2-10），射频系统已经无法被一目了然地观察和理解。
图2-10 从2G到5G的射频前端示意
在对射频系统的理解上，可以采用分层的方式进行。按照实现的功能不同，将复杂的射频系统拆分为不同的层级，以此来对射频系统整体架构和功能，以及各层级之间的关系和作用进行清晰的把握。
在层级划分中，本书推荐以以下5个层级进行划分。
第一层：天线层
天线的功能是将射频信号辐射到空中，或者将空中的信号接收下来。之所以把天线作为第一层，是因为在手机终端设计中，天线往往是受到手机外形设计限制的，是手机在进行整体设计时就确定下来的射频相关器件。另外，手机的通信能力定义，如频段数，信号MIMO（多入多出）数目，载波聚合（CA），4G、5G双连接（EN-DC），多卡共存等，也与天线设计直接相关。
在手机设计中，如果每个频段都需要一个天线设计，则可能需要近20根天线。手机空间有限制，这个天线数目在手机中是很难实现的。于是，就需要用到天线共用器，将可以合路的天线合并起来。
第二层：天线合路层
天线合路层的功能是完成天线的合并。天线合并之后，可以实现天线数目的减少，方便进行手机整体设计。天线合并不可以无限制地进行，其考虑的原则主要有：
● 合并的频率在天线可覆盖的范围内。
● 合并带来的隔离度满足系统要求。
● 整体的插入损耗满足系统要求。
天线合并主要通过天线共用器来实现，天线共用器也被叫作双讯器，其英文为Diplexer，是一种将不同频率的信号合成后，再送入天线的装置。在实现上，天线共用器通过高通与低通两个滤波器来实现。
除了用于2个频率合成的天线共用器，还有用于3个频率合成的三讯（Triplexer），以及用于多个频率合成的多讯器（Multiplexer）。天线合并完成之后，就可以结合手机外观进行天线的排布放置（见图2-11）。
图2-11 典型的手机天线放置位置
第三层：天线切换层
在经过第二层的天线合并后，天线基本上可以固化下来了。但固化下来的天线功能并不是一成不变的，一些场景需要多天线之间有相互切换的特性。这些场景包括智能天线切换、天线信号轮发、天线的临时占用等。
智能天线切换是指发射天线可以进行主、副天线的切换，当一根天线信号不好时，手机信号就可以切换到另外一根天线进行发射。手机因为握持、放置的原因，其信号很容易受到影响，智能天线切换可以大大保证发射信号的可靠性。
以上这些功能都需要信号在不同天线间切换。一般采用射频开关来实现天线所连接信号的切换，最常见的是DPDT（双刀双掷）开关。DPDT开关可以实现两路信号的切换，其常见的两种状态及其在系统中的位置如图2-12所示。
图2-12 DPDT开关示意
利用多个DPDT开关或NPNT开关，就可以构建天线切换网络，使射频信号在多个天线间切换。
第四层：频段开关层
进入5G时代之后，手机支持的频段数目急剧增加，根据统计，2019年，高端手机支持频段数目超过了30个，2G之初，这个数目只有2～4个。如此多的射频频段无法直接连接进入天线，也无法进入天线切换网络进行切换。这个时候就需要将射频通路先进行一次合并，再接入天线选择开关、天线共用器或直连天线中。
通路合并的功能一般通过天线开关模组（Antenna Switch Module，ASM）实现。在功能上，ASM一般为单刀多掷开关，具体的掷数和分组根据系统方案确定。在连接上，单刀多掷开关的多端口侧连接各频段的发射及接收通路，另一端口侧连接后续的天线（见图2-13）。
图2-13 典型天线开关方案
第五层：子路径实现层
到了这一层，5G手机射频系统才拆解到了我们教科书上学到的射频前端子模块，也就是前面提到的射频前端“四大金刚”：PA、LNA、滤波器及开关。子路径实现层利用这些子模块，将每个频段的射频通路搭建起来。
在通路实现上，根据双工方式的不同，可以分为频分双工（Frequency Division Duplexing，FDD）结构和时分双工（Time Division Duplexing，TDD）结构。FDD与TDD系统在实现的结构如图2-14所示。
图2-14 FDD系统与TDD系统的构成
在子路径上，可以采用分立方案或模组方案进行实现。分立方案是指PA、滤波器、LNA等各采用不同的芯片进行实现，再在手机板上组合成完整方案。模组方案是指芯片厂商利用集成化设计整合能力，将PA、LNA、滤波器及开关等子模块采用系统化封装（System in Package，SiP）的形式整合在一起，达到节省布板面积、优化射频性能的目的。有关两种方案实现的详细信息，将在后续射频芯片章节进行讨论。
为了实现更复杂的射频通信系统，推进射频方案的进步，现代射频系统对每个子模块进行了充分的解构和定义。在射频系统方案方面，可以根据不同的需求，将“四大金刚”搭建成完整的方案。
在搭建过程中，需要考虑系统需求，按层级逐步分解，找到最合适的模块进行设计。在分析复杂射频系统时也是如此，现代射频系统通常较为复杂，难以一眼看出系统功能或潜在问题，需要抽丝剥茧进行分析，将大系统分解到小模块，才能更好地理解。