FM-radio-uitsending

Populêre wetenskap van verskeie radiofrekwensie toestelle

In 'n draadlose kommunikasiestelsel bevat dit gewoonlik vier dele: 'n antenna, 'n radiofrekwensie-voorkant, 'n radiofrekwensie-senderontvangermodule en 'n basisbandseinverwerker. Met die aanbreek van die 5G-era neem die vraag en waarde van antennas en RF-voorkant vinnig toe. Die RF-voorkant is die basiese komponent wat digitale seine in radiofrekwensieseine omskakel, en is ook die kernkomponent van draadlose kommunikasiestelsels.

Volgens die funksie kan die radiofrekwensie-voorkant in die uitsaaikant Tx en die ontvangkant Rx verdeel word.

Volgens verskillende toestelle kan die RF-voorkant verdeel word in kragversterker PA (radiofrekwensie seinversterking aan die uitsaaikant), filterfilter (seinfiltrering aan die uitsaai- en ontvangkant), lae geraasversterker LNA (seinversterking by die ontvangkant, geraasvermindering), en skakelaar (verskillende kanaalskakeling), duplekseerder (seinkeuse, filterpassing), ontvanger-ontvanger (antenna-seinkanaal-impedansiepassing), ens.

Populêre wetenskap van verskeie radiofrekwensie toestelle

Filter Filter: kies 'n spesifieke frekwensie om steuringsseine uit te filter

Filter (Filter) is die belangrikste diskrete toestel in die RF-voorkant, wat spesifieke frekwensiekomponente in die sein toelaat om deur te gaan en ander frekwensiekomponente aansienlik verswak, en sodoende die anti-interferensie en sein-tot-geraas-verhouding van die sein. Tans word akoestiese filtertegnologie hoofsaaklik in die selfoon-RF-mark gebruik.

Volgens verskillende vervaardigingsprosesse kan akoestiese filters op die mark in twee kategorieë verdeel word: oppervlak akoestiese golf filters (Surface Acoustic Wave, SAW) en grootmaat akoestiese golf filters (Bulk Acoustic Wave, BAW). Onder hulle het die SAW-filter 'n eenvoudige vervaardigingsproses en hoëkoste-werkverrigting, en word hoofsaaklik gebruik vir lae-frekwensie-filtrering onder GHz, terwyl die BAW-filter 'n lae invoegverlies en uitstekende werkverrigting het, en toegepas kan word op hoëfrekwensie-filtrering, maar die proses is ingewikkeld en die prys is hoog.






As gevolg van die beperkings van proses kompleksiteit, tegnologie en koste, gebruik meer RF front-ends SAW filters onder huidige kommunikasie standaarde. Met die toename in 5G-penetrasiekoers, sal die uitstekende werkverrigting van BAW-filter en ondersteuning vir hoë frekwensie dit egter die hoofstroomtoestel van selfoon-RF-front-end maak.

Duplekser/multiplekser: Isolasie van stuur-/ontvangseine

'n Diplekser, ook bekend as 'n antenna-deler, bestaan ​​uit twee stelle bandstopfilters met verskillende frekwensies. Deur die frekwensieverdelingsfunksie van hoogdeurlaat-, laagdeurlaat- of banddeurlaatfilter te gebruik, kan dieselfde antenna of transmissielyn twee seinpaaie gebruik om die ontvangs en uitsending van twee soorte verskillende frekwensie-seine deur dieselfde antenna te realiseer .

Kragversterker PA: versterk radiofrekwensieseine vir transmissie

Die kragversterker (PA, Power Amplifier) ​​is die kernkomponent van die RF-voorkant. Dit gebruik die stroombeheerfunksie van die triode of die spanningbeheerfunksie van die veldeffekbuis om die krag van die kragtoevoer om te skakel in 'n stroom wat verander volgens die insetsein.

PA word hoofsaaklik in die transmissieskakel gebruik. Deur die swak radiofrekwensiesein van die transmissiekanaal te versterk, kan die sein hoog genoeg krag verkry om sodoende hoër kommunikasiekwaliteit, sterker batterylewe en langer kommunikasieafstand te bereik. Die prestasie van die PA kan direk die stabiliteit en sterkte van die kommunikasiesein bepaal.

Met die voortdurende ontwikkeling van halfgeleiermateriale, het kragversterkers ook drie tegniese roetes van CMOS, GaAs en GaN ervaar. Die eerste-generasie halfgeleier materiaal is CMOS, met volwasse tegnologie en stabiele produksie kapasiteit. Die tweedegenerasie halfgeleiermateriale gebruik hoofsaaklik GaAs of SiGe, wat 'n hoër afbreekspanning het en vir hoëkrag-, hoëfrekwensietoesteltoepassings gebruik kan word. Die derdegenerasie halfgeleiermateriaal GaN is aansienlik beter as GaAs in werkverrigting, maar die koste is hoër. Tans word GaAs hoofsaaklik as die kragversterker in die mobiele burgerlike mark gebruik, en GaN is die eerste om dit in sommige basisstasietoepassings te vervang. In die toekoms sal GaN die hoofoplossing word vir toepassings met hoë radiofrekwensie en hoë kragverbruik.

Lae geraasversterker LNA: Versterk die ontvangde sein en verminder geraasinleiding

href=”https://www.yibeiic.com/”>LNA (Low Noise Amplifier) ​​is 'n versterker met 'n klein geraassyfer. Die funksie daarvan is om die swak radiofrekwensiesein wat deur die antenna ontvang word te versterk en die geraas te minimaliseer. Ingestel, die LNA kan die ontvangsensitiwiteit van die ontvanger effektief verbeter, en sodoende die transmissieafstand van die transceiver verhoog. Dus, of die ontwerp van die lae geraasversterker goed is of nie, hou verband met die kommunikasiekwaliteit van die hele kommunikasiestelsel.

RF-skakelaar Skakelaar: beheerkring aan en af, besef seinwisseling

Die RF-skakelaar (Switch) realiseer die omskakeling van verskillende seinpaaie deur enige een of meer beheerlogika van veelvuldige radiofrekwensieseine te verbind, insluitend die omskakeling van ontvangs en uitsending, skakeling tussen verskillende frekwensiebande, ens., om sodoende gedeelde antenna te verkry. , gedeelde kanaal, die doel om die koste van die eindproduk te bespaar. RF-skakelaars sluit hoofsaaklik mobiele kommunikasie-geleidingskakelaars, WiFi-skakelaars, antenna-instelskakelaars, ens.

Tuner Tuner: Antenna impedansie passing

Antenna-ontvanger (Tuner) is 'n impedansie-aanpassingsnetwerk wat tussen die uitsaaistelsel en die antenna geleë is, wat gebruik word om funksies soos seinontvangs, filtering, versterking, versterkingsbeheer, ens. te realiseer, sodat die antenna die maksimum krag uitstraal op alle toepassingsfrekwensies.

Onder die 5G/Sub-6-kommunikasiestandaard vereis die 4×4-afskakel-MIMO op die selfoon dat elke antenna 'n wyer frekwensiereeks doeltreffend ondersteun, en dienooreenkomstig sal die vraag na radiofrekwensie-antenna-ontvangers ook toeneem om die bestralingsdoeltreffendheid van die ooreenstemmende frekwensieband.

Ander RF front-end toestelle

Envelop Tracker (ET), dit wil sê 'n envelop tracker, word gebruik om die doeltreffendheid van 'n drywingsversterker wat 'n sein dra met 'n hoë piek-tot-gemiddelde drywingsverhouding te verbeter, en om aanpasbare drywingsversterkingsuitset te verkry. In vergelyking met die gemiddelde kragopsporingstegnologie, kan die koevertopsporingstegnologie die kragtoevoerspanning van die kragversterker laat verander met die omhulsel van die insetsein, en die energiedoeltreffendheid van die RF-kragversterker verbeter.

RF Reveiver, dit wil sê, radiofrekwensie-ontvanger. In die radiofrekwensie-ontvanger, nadat die radiofrekwensie-sein deur die antenna ontvang is, word die sein omgeskakel en gedemoduleer deur die filter, LNA, analoog-na-digitaal-omsetter ADC, ens., en uiteindelik word die basisbandsein wat die basisband binnegaan gevorm . Daar is drie hooftipes radiofrekwensie-ontvangers: superheterodyne-ontvangers, nul-IF-ontvangers en naby-nul-IF-ontvangers.

In die afgelope jare van ontwikkeling het RF-voorkantmateriaal ook verskeie generasies van ontwikkeling ervaar.

Markgrootte en mededingende landskap

In die afgelope tien jaar het die RF-frontmark 'n bestendige en vinnige groei gehandhaaf. In 2019 het die markgrootte VS$17 miljard bereik, ’n toename van 269% vergeleke met VS$6.3 miljard in 2011. Daar word beraam dat die RF-vooraankopmark teen 25 USD 2025 miljard sal bereik.

Die RF front-end mark is hoogs gekonsentreer, basies gemonopoliseer deur die top vier groot vervaardigers. In 2019, onderskeidelik Broadcom (VSA, 29%), Skyworks (VS, 28%), Murata (Japan, 22%) en Kovo (VSA, 18%), ander vervaardigers was slegs verantwoordelik vir ongeveer 3%.

Onder hulle, die filtermark (53%): SAW-filters word oorheers deur Murata, en BAW-tegnologie word basies deur Broadcom en Qorvo gemonopoliseer; die kragversterkermark (33%): die drie groot vervaardigers in die Verenigde State is verantwoordelik vir 93% van die markaandeel; skakelaars en ander komponente (10%): Skyworks en Qorvo oorheers ander RF-toestelmarkte.

In 2019 was die globale verkope van filters VS$9.52 miljard, waarvan SAW VS$5.33 miljard was en BAW VS$4.19 miljard, wat 41% in 2019 uitmaak van 30% in 2015. In die toekoms, met die toename van 5G-penetrasiekoers , dit sal na verwagting Voortgesette toeneem.

In 2019 was die verkope van filters in die Chinese mark VS$2.61 miljard, waarvan SAW VS$14.6 en BAW VS$1.15 miljard was. As gevolg van die groot selfvoorsieninggaping in die binnelandse filtermark en die feit dat dit aan die einde van die 4G-5G-omskakeling is, het die markgrootte negatiewe groei ervaar, wat met VS$240 miljoen afgeneem het vergeleke met 2015. in die toekoms, met die verbetering van lokaliseringstempo en die toename van 5G mobiele + basisstasiepenetrasie, word verwag dat dit vinnig sal herstel.

Die filterbedryf is tegnologie- en kapitaalintensief, en vereis uiters hoë ontwerpervaring en patentuitleg. Met die patentmededinging en hewige samesmeltings en verkrygings sedert die 21ste eeu, het die radiofrekwensie-einde van selfone geleidelik 'n patroon gevorm waarin Japannese en Amerikaanse vervaardigers onderskeidelik die SAW- en BAW-markte monopoliseer.

Broadcom en Murata beset die hoë-end-mark as die eerste kamp met jare se tegnologie-akkumulasie en patentuitleg; Skyworks, Qorvo, TDK, TaiyoYuden, ens. beset die middelmark met omvattende tegnologie en ondersteunende modules as die tweede kamp; Korea, Taiwan en China is tans die derde kamp met Fokus op die lae-end mark, en streef daarna om deur te dring tot die middel-tot-hoë-end mark.

SAW: Japannese vervaardigers onder leiding van Murata, TDK en Taiyo Yuden is lank reeds diep betrokke by die SAW-mark. Onder hulle het Murata se globale SAW-aandeel 47% bereik, en gaan voort om produkte soos TC-SAW en IHP-SAW bekend te stel om aan die behoeftes van 5G te voldoen;

BAW: Broadcom Avago monopoliseer 87% van die BAW-filtermark met sy sterk tegniese sterkte en patentuitleg, gevolg deur Skyworks en Qorvo in die tweede fase met modulêre ondersteunende produksie.

Binnelandse vervaardigers het slegs 'n klein aantal middel-tot-lae-end SAW-uitlegte, en BAW-filters word tans slegs massavervaardig deur 'n klein aantal soos Tianjin North.

Die globale PA-markgrootte was USD 5.6 miljard in 2019 en sal na verwagting groei tot USD 7.0 miljard teen 2023. Aangesien RF-toestelle hoë vereistes vir ontwerpervaring en tegnologie het, en PA die voorste kerntoestel met die mees komplekse struktuur is, die huidige globale mark word basies gemonopoliseer deur die drie groot RF-reuse in die Verenigde State. Onder hulle was Skyworks verantwoordelik vir 43%, Qorvo verantwoordelik vir 25%, Broadcom verantwoordelik vir 25%, en die oorblywende vervaardigers verantwoordelik vir minder as 10%.

As gevolg van die toename in antenna- en filterkomponente wat deur 5G gebring word, word die interne ruimte van die terminale verminder, wat uitdagings vir die multi-band-ontwerp van PA bring. Die neiging van modularisering dra by tot volumevermindering en vereenvoudiging van die ontwerpproses. Daar word beraam dat die skaal van PA-modules 10.4 miljard Amerikaanse dollar in 2025 sal bereik, wat die grootste segment van die RF-front-end-mark sal word. (Sien die opvolgreeks verslae vir besonderhede: Modulariseringstendens van RF-front-ends)

In die 2G-4G-frekwensieband, as gevolg van die volwasse CMOS-proses en maklike integrasie, word dit wyd gebruik in terminale. In die hoëfrekwensieband het GaAs egter uitstaande kostedoeltreffendheid en krageienskappe, en die tweedegenerasiemateriaal het die eerste keuse vir PA, antenna en ander toestelle geword; by die basisstasie, omdat GaN beter hoëfrekwensie-eienskappe het, word die derdegenerasie halfgeleiermateriaal wyd in die basisstasie gebruik. Toekomstige ontwikkeling Die ruimte is groot.

Met die popularisering van 4G-tegnologie en die bevordering van 5G-standaarde, het die aantal frekwensiebande wat in slimterminale ondersteun moet word aansienlik toegeneem, en meer skakelaars is nodig om die vermoë om seine in meer frekwensiebande te ontvang, te verbeter. Sedert 2011 het die RF-skakelaarmark vinnig gegroei, met 'n markgrootte van US$1.9 miljard in 2019, en sal vinnige groei inlui met die grootskaalse kommersiële gebruik van 5G. Daar word verwag dat die markgrootte in 3.56 US$2023 miljard sal bereik.

Die voorste vervaardigers in die RF-skakelaarmark is Skyworks en Murata, wat albei omvattende RF-toestel- en ontwerpoplossingverskaffers is met sterk modulariseringsvermoëns. Die leier van huishoudelike RF-skakelaars en LNA-komponente is Zhuosheng Micro, wat die uitleg van huishoudelike front-end-modules begin het.

LNA word gewoonlik aan die ontvangkant gebruik om die antennasein te versterk en het die voordeel om geraas te onderdruk. Tans word lae-geraas versterkers meestal as modulêre komponente gebruik, geïntegreer met eenvoudige komponente soos RF-skakelaars in LFEM-, WIFI FEM- en LNA Bank-modules. Die markgrootte sal VS$1.49 miljard in 2019 bereik en sal na verwagting VS$1.79 miljard in 2023 bereik (volgens Discrete Computing)

Op die oomblik het binnelandse vervaardigers, Zhuo Shengwei en UNISOC, hul eie platform- en modulêre integrasievoordele in die LNA-veld gekombineer, wat die bedryf lei in terme van LNA-versendings, maar daar is 'n groot gaping met internasionale gevorderde vervaardigers.

Bekendstelling van die vier groot radiofrekwensiereuse in Japan en die Verenigde State

Die RF front-end industrie bestaan ​​uit diskrete toestel vervaardigers, module fabrieke, volledige masjien handelsmerke, en platform ontwerp diensverskaffers. Onder hulle het die stroomop-diskrete toestelkopvervaardigers sterk omvattende produksie- en verkoopsvermoëns, en kan modulêre uitleg vroeër uitvoer, wat 'n eerste-beweeg-voordeel vorm.

Die globale RF-front-end mark is hoogs gekonsentreer, met die top vier vervaardigers Skyworks, Qorvo, Broadcom en Murata wat meer as 90% van die markaandeel beklee, en voortdurend uitbrei deur integrasie en samesmeltings om hul besighede te diversifiseer;

Op die gebied van kragversterkers soos PA en LNA beslaan Skyworks byna die helfte van die mark, maar word ingehaal deur Qorvo; in die rigting van filters monopoliseer Murata 47% van die markaandeel van SAW-filters, terwyl Broadcom 87% van die filtermark beslaan.

Onder die vier groot radiofrekwensiereuse kom Skyworks en Qorvo se inkomste hoofsaaklik uit voorkantmodules. Onder die produktipes behels Broadcom en Murata se besigheid verskeie IC's, sagteware, passiewe komponente en verpakking. Die besigheidskaal is groot, en die inkomste oorskry tien miljarde dollars.

Skyworks: Deur voordeel te trek uit die Chinese mark, ontwikkel 5G en Internet of Things kragtig

Skyworks, wat in 1962 gestig is en sy hoofkwartier in Massachusetts, VSA, het, is daartoe verbind om halfgeleiertoestelle vir radiofrekwensie- en mobiele kommunikasiestelsels te ontwikkel. Deur voordeel te trek uit 'n goeie produkstruktuur, uitbreiding in die IoT- en WiFi-velde, en wye toepassing in Apple-selfone, is dit ook 'n verskaffer van RF-komponente vir baie huishoudelike selfoonhandelsmerke. Die inkomste-aandeel in China is slegs tweede na dié in die Verenigde State (2019-deel twee-en-twintig%). In die fiskale jaar 2019 het die maatskappy 'n inkomste van VS$3.377 miljard behaal en 'n netto wins toeskryfbaar aan die moeder van VS$860 miljoen.

Skyworks het volledige produkdekking in SAW-filters, RF-kragversterkers, RF-skakelaars en ander produkte, en het sterk chip-integrasie-modulevermoëns. In 2019 beslaan dit 43% van die wêreldwye RF PA-markaandeel en 23% van die RF-skakelaarmarkaandeel.

Om die uitdagings wat die 5G-era gebring het die hoof te bied, het Skyworks die Sky5®-platform geskep, wat die ontwikkelingsprobleme van 5G-argitektuur vereenvoudig deur hoogs geïntegreerde sender/ontvanger-oplossings en diversiteitsontvangermodules (DRx), en sal na verwagting die ontplooiing in die IoT- en 5G-markte in die toekoms.

Die Sky5® Ultra-geïntegreerde oplossing gebruik 'n DSBG-pakket om grootte te verminder, die werkverrigting van TC-SAW en BAW in die teikenfrekwensieband te verbeter, en het toonaangewende transmissie- en ontvangsvermoëns. Dit bring betroubare netwerkverbinding-oordrag na die terminaal en optimaliseer die batterylewe van die selfoon. Die Sky5® LiTE front-end oplossing is gemik op die massamark, ondersteun tot 100 MHz 5G New Radio (NR) golfvorm bandwydte, en kan aangepas word by alle toonaangewende chip verskaffer koppelvlakke.

Qorvo: Die "nuwe" leër van RF-kommunikasie, samesmeltings en verkrygings bevorder vinnige besigheidsuitbreiding

Qorvo is gestig deur die samesmelting van TriQuint Semiconductor en RF Micro Devices (RFMD) in 2015. Dit het sy hoofkwartier in Noord-Carolina, VSA. Dit fokus op die vervaardiging van RF-kommunikasie en verdedigingsprodukte. Ná die samesmelting het dit 'n volledige reeks antennas, PA's, filters en RF-skakelaars. besigheid uitleg. In 2019 het die maatskappy ’n inkomste van US$3.229 miljard behaal en ’n netto wins van US$334 miljoen toeskryfbaar aan die moedermaatskappy.

Ná die stigting van Qorvo het die maatskappy voortgegaan om samesmeltings en verkrygings uit te voer om sy produkreeks uit te brei, en sy besigheidsuitleg het basies die hele RF-front-end industrieketting gedek. Onder hulle het BAW-tegnologie vinnig ontwikkel en beslaan 8% van die globale filtermarkaandeel, net tweede na Broadcom. Die maatskappy se globale markaandeel van RF-skakelaars en LNA-toestelle is so hoog as 35%, en die markaandeel van RF PA's het ook 25% bereik.

Qorvo het lank 'n leidende posisie onder verskaffers van RF-produkte beklee op grond van sy tegniese voordele en modulêre uitleg. Die maatskappy het GaN-, GaAs- en SOI-tegnologietoepassings en -antennas en RF PA-toestelle deur verkrygings verkry, en het voortgegaan om RF MEMS-prosesvervaardigers soos Cavendish te bekom om die produksieproses van sy RF-voorkanttoestelle verder op te gradeer, en het 'n volledige diens gevorm gevorderde uitleg deur modulêre integrasie.

Die maatskappy het die verkryging van Custom MMIC en Decawave in 2020Q1 voltooi, en laekrag IoT- en UWB-tegnologieë verder ontplooi. Gekombineer met die vorige verkryging van IoT-verwante tegnologieë, het dit meer invloed op die velde van IoT en 5G gevorm.

Broadcom: Die vyfde grootste halfgeleiervervaardiger met sterk RF-besigheid

Broadcom Limited, wat hernoem is nadat Avago Broadcom in 37 vir US$2016 miljard verkry het, het tans sy hoofkwartier in die Verenigde State en Singapoer, en sy hoofbesigheid is halfgeleierbesigheid en sagtewarebesigheid. In 2019 het dit inkomste van VS$22.597 miljard behaal en 'n netto wins van VS$3.46 miljard toeskryfbaar aan die moedermaatskappy. Dit is die vyfde grootste halfgeleiermaatskappy ter wêreld, en sy RF-besigheid is verantwoordelik vir ongeveer 30%.

Broadcom bied draadlose ingebedde oplossings en RF-komponentprodukte, insluitend 'n volledige reeks RF-vooraankopprodukte. Die maatskappy het 'n lang geskiedenis in die RF-front-end-veld, en het sterk sterkte in filters (BAW) en front-end-modules, wat 87% van die globale BAW-filtermark monopoliseer.

Broadcom-Avago het voortdurend sy besigheidsomvang uitgebrei en sy tegnologiesgraag verdiep deur die samesmelting en verkryging van 'n aantal halfgeleier- en kommunikasiemaatskappye. Tans word die maatskappy se strategiese ontwikkelingsrigting geleidelik by sagteware aangepas, maar die halfgeleier- en radiofrekwensiebesigheid word steeds wyd deur gebruikers regoor die wêreld erken, wat meer as 30% van die maatskappy se inkomste bydra.

Murata: Die leier van Japannese outydse elektroniese toestelle, met 'n diverse en omvattende patentuitleg

Murata (Murata) is in 1944 gestig en het sy hoofkwartier in Kyoto, Japan. Sy hoofprodukte is die ontwerp en vervaardiging van gevorderde elektroniese komponente, multifunksionele kommunikasiemodules en krag-IC's. Peregrine Semiconductor in Augustus 2014 verkry om RF-voorkantbesigheid uit te brei. In 2019 het dit inkomste van VS$14.191 miljard behaal en 'n netto wins van VS$1.693 miljard toeskryfbaar aan die moedermaatskappy, waarvan oorsese inkomste meer as 90% uitmaak. Dit is Japan se grootste vervaardiger van elektroniese komponente.

Murata is die wêreld se voorste verskaffer van elektroniese komponente, met sterk sterkte in passiewe komponente, href=”https://www.yibeiic.com/”>connector-tegnologie en MEMS-tegnologie. Wat radiofrekwensie betref, verskaf die maatskappy komponente en modulêre produkte, insluitend filters en radiofrekwensieskakelaars, wat 'n markaandeel van 47% in die wêreldwye SAW-filtermark beklee.

Intellektuele eiendomsregte en patentuitleg is belangrike ontwikkelingstrategieë vir Murata. Die maatskappy fokus op die onafhanklike ontwikkeling van nuwe produkte en tegnologieë, en het onoortreflike voordele op die gebied van radiofrekwensieprodukte, veral SAW-tegnologie. In 2018 het die maatskappy 8,121 12,474 patentaansoeke in Japan gehad en 29 XNUMX patentaansoeke wêreldwyd, wat die XNUMXste plek wêreldwyd in die aantal aansoeke beklee.

Die maatskappy maak staat op 'n omvattende patentuitleg en uitstekende voorsieningskettingbestuursvermoëns, en verskaf verskeie elektroniese komponente aan kliënte regoor die wêreld, wat 'n relatief hoë markaandeel beklee. Onder hulle het keramiekkapasitors 40% van die wêreldmark uitgemaak, SAW-filters 50% van die wêreld, en elektromagnetiese afskermkomponente EMI 35% van die wêreld. Die aandeel van die kommunikasieverbindingsmodule is meer as 55%, en die markaandeel is die eerste ter wêreld.

Verwante poste