5G芯片当4G让人无奈 谈谈核心元件射频芯片滤波器

日期:2021-08-03        来源:互联网
核心提示:现在5G实属是一个热门话题,每家电信运营商、基站(Base Station)制造商、小型基站(Small Cells)制造商和用户设备供应商等都在开展5G相关的研发工作。众所周知,射频是实现5G的关键技术之一。为帮助大家深入了解,本文将对射频芯片滤波器的相关知识予以汇总。

现在5G实属是一个热门话题,每家电信运营商、基站(base Station)制造商、小型基站(Small Cells)制造商和用户设备供应商等都在开展5G相关的研发工作。众所周知,射频是实现5G的关键技术之一。为帮助大家深入了解,本文将对射频芯片滤波器的相关知识予以汇总。如果您对本文即将要涉及的内容感兴趣的话,那就继续往下阅读吧。

华为此前已正式发布了华为P50系列手机,值得注意的是华为消费者业务CEO余承东称,由于美国方面的制裁,导致“5G芯片只能当4G用”。华为智能手机竟无法使用领先的5G技术保持市场竞争力,着实令人唏嘘。有分析指出,华为P50“5G芯片只能当4G用”是因为5G射频芯片中的核心元器件:滤波器被“卡了脖子”。目前,全球射频前端器件市场仍呈现出国外寡头垄断的格局,尤其是滤波器和功放市场,被欧美日公司大幅垄断。

5G芯片当4G让人无奈 谈谈核心元件射频芯片滤波器

作为无线连接不可缺少的基础一环,射频前端技术的革新是推动无线连接向前发展的核心引擎之一。在无线联网终端设备从 2015 年的 36 亿部增加至250亿部的大趋势下,射频前端模块的年产值将增加数倍。射频前端模块由射频收发器,功率放大器(PA),天线开关模块(ASM),前端模块(FEM),双工器,射频SAW滤波器和合成器等共同组成。主要用来接收、发送和处理高频无线电波,为通讯设备信号稳定收发提供稳定沟通保障。

射频滤波器概念

射频滤波器,顾名思义,是对波进行过滤的器件,射频前端市场中最大的业务板块。射频滤波器的主要作用是对发射及接收信号的滤波,可以使信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减其他频率成分,降低异频信号的干扰。通常按频域特性分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。

低通滤波器:接收信号中的低频信号通过,抑制高频信号或干扰噪声;

高通滤波器:接收信号中的高频信号通过,抑制低频信号或干扰噪声;

带通滤波器:接收一定频段范围的信号通过,抑制低于或高于该频段区间的其他信号或干扰噪声;

带阻滤波器:限制一定频段范围内的信号,接收该频段范围以外的信号。

射频滤波器的作用

射频滤波器的应用场景有很多,在通讯领域主要应用于智能手机、车联网、小基站、机器通讯和物联网领域。

在射频前端主要是因为现在通讯设备需要支持的无线通信频段越来越多,并且需要支持的通信协议越来越复杂,所以信号之间会出现干扰的问题。射频滤波器的作用就是将带外干扰和噪声滤除,以满足射频系统和通信协议对于信噪比的需求。

手机射频前端需要同时具备接收与发射信号的作用,由于手机通常会支持非常多的频段,不同频段在使用时需要过滤掉其它频段的信号,防止信号干扰与串联,所以一个频段通常需要两个滤波器,以分别负责接收与发射时的信号过滤。

通讯基站可狭义地将其理解为一个无线电收发信电台,一般基站有属于自己的明确的工作频段,因此基站必须有选择各种频率信号来进行收发的能力。射频滤波器在基站中主要就是帮助基站实现选频,即通过需要的频率信号,而抑制不需要或者有害的频率信号。因此这基站中,射频滤波器就是基站选频的眼睛,没有射频滤波器的基站面对各种频率的通信波集中这一起,杂乱无章无法正常通信。

5G手机需求量的快速增长以及5G通信复杂技术和应用给手机带来的价值量的提升将带动射频前端市场规模迅速增长,射频芯片将迎来黄金发展时代。目前针对5G探讨的方向有三个,分别是物联网、Sub-6 GHz、毫米波。

(1)5G物联网(IoT):频率低于1 GHz的物联网设备需要低数据传输速率,以及远距离覆盖和低成本;

(2)5G Sub-6 GHz:在6 GHz以下频段,大规模MIMO无线通信技术使4G能够保持连续演进,更多的载波聚合和更多的前端射频(RF)模块集成将突破当前技术的局限。最初阶段的目标是利用现有的3.5/4.5 GHz基站站点来简化5G的引入,我国5G划分初步方案中国移动将获得2.6GHz和4.9GHz两个频段共计300MHz频谱资源;中国电信和中国联通分别获得3.5GHz频段附近各100MHz频谱资源;

(3)5G毫米波:在10 GHz以上频段,如短距离、高速率数据交换的28 GHz、39 GHz、60 GHz,目前主要在美国和韩国应用。

值得关注的是射频前端芯片赛道是成长最快,方向确定性最高的赛道之一,也是未来市场规模最大的芯片赛道之一,2025年射频前端市场有望达到258亿美金。现阶段,全球移动智能终端的供应链正逐步向中国倾斜,中国作为目前承载5G商用落地的最大市场,国内供应链厂商有望迎来发展机遇。


 
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