FM radio emisija

Popularna znanost o raznim radiofrekvencijskim uređajima

U bežičnom komunikacijskom sustavu, on općenito uključuje četiri dijela: antenu, radiofrekvencijski prednji kraj, radiofrekvencijski primopredajni modul i procesor signala osnovnog pojasa. S dolaskom ere 5G, potražnja i vrijednost antena i RF sučelja brzo rastu. RF prednji dio je osnovna komponenta koja pretvara digitalne signale u radiofrekventne signale, a također je i ključna komponenta bežičnih komunikacijskih sustava.

Prema funkciji, prednji kraj radio frekvencije može se podijeliti na kraj za odašiljanje Tx i kraj za prijem Rx.

Prema različitim uređajima, RF prednji dio može se podijeliti na pojačalo snage PA (pojačanje radiofrekventnog signala na odašiljačkom kraju), filterski filtar (filtriranje signala na odašiljačkom i prijemnom kraju), niskošumno pojačalo LNA (pojačanje signala na odašiljačkom kraju). prijemni kraj, smanjenje šuma) i prekidač (prebacivanje različitih kanala), duplekser (odabir signala, usklađivanje filtera), tuner tuner (usklađivanje impedancije kanala antenskog signala), itd.

Popularna znanost o raznim radiofrekvencijskim uređajima

Filter Filter: odaberite određenu frekvenciju za filtriranje signala smetnji

Filtar (Filter) je najvažniji diskretni uređaj u RF sučelju, koji omogućuje prolaz određenim frekvencijskim komponentama u signalu i uvelike prigušuje druge frekvencijske komponente, čime se poboljšava zaštita od smetnji i omjer signala i šuma signal. Trenutačno se tehnologija akustičnog filtriranja uglavnom koristi na RF tržištu mobilnih telefona.

Prema različitim proizvodnim procesima, akustični filtri na tržištu mogu se podijeliti u dvije kategorije: površinski filtri za akustične valove (Surface Acoustic Wave, SAW) i filtri za skupne akustične valove (Bulk Acoustic Wave, BAW). Među njima, SAW filtar ima jednostavan proizvodni proces i visoku cijenu te se uglavnom koristi za niskofrekventno filtriranje ispod GHz, dok BAW filtar ima male gubitke umetanja i izvrsne performanse, te se može primijeniti na visokofrekventno filtriranje, ali proces je kompliciran i cijena visoka.






Zbog ograničenja složenosti procesa, tehnologije i cijene, više RF sučelja koristi SAW filtre prema trenutnim komunikacijskim standardima. Međutim, s povećanjem stope prodora 5G, izvrsna izvedba BAW filtra i podrška za visoke frekvencije učinit će ga glavnim uređajem RF sučelja mobilnih telefona.

Duplekser/Multiplekser: Izolacija signala slanja/prijema

Diplekser, također poznat kao dijeljenje antene, sastoji se od dva seta band-stop filtera s različitim frekvencijama. Koristeći funkciju dijeljenja frekvencije visokopropusnog, niskopropusnog ili pojasnog filtra, ista antena ili prijenosna linija može koristiti dvije putanje signala, kako bi se ostvario prijem i prijenos dviju vrsta različitih frekvencijskih signala pomoću iste antene .

Pojačalo snage PA: pojačava radiofrekvencijske signale za prijenos

Pojačalo snage (PA, Power Amplifier) ​​osnovna je komponenta RF prednjeg dijela. Koristi funkciju kontrole struje triode ili funkciju kontrole napona cijevi s efektom polja za pretvaranje snage napajanja u struju koja se mijenja prema ulaznom signalu.

PA se uglavnom koristi u prijenosnoj vezi. Pojačavanjem slabog radiofrekvencijskog signala prijenosnog kanala, signal može uspješno dobiti dovoljno veliku snagu, kako bi se postigla veća kvaliteta komunikacije, jače trajanje baterije i veća udaljenost komunikacije. Učinkovitost PA može izravno odrediti stabilnost i snagu komunikacijskog signala.

Uz kontinuirani razvoj poluvodičkih materijala, pojačala snage su također iskusila tri tehnička pravca CMOS, GaAs i GaN. Poluvodički materijal prve generacije je CMOS, sa zrelom tehnologijom i stabilnim proizvodnim kapacitetom. Poluvodički materijali druge generacije uglavnom koriste GaAs ili SiGe, koji imaju viši probojni napon i mogu se koristiti za aplikacije u visokofrekventnim uređajima velike snage. Poluvodički materijal treće generacije GaN značajno je bolji od GaAs u performansama, ali je cijena veća. Trenutačno se GaAs uglavnom koristi kao pojačalo snage na mobilnom civilnom tržištu, a GaN je prvi koji ga je zamijenio u nekim aplikacijama baznih stanica. U budućnosti će GaN postati glavno rješenje za aplikacije visoke radio frekvencije i velike potrošnje energije.

Niskošumno pojačalo LNA: Pojačava primljeni signal i smanjuje unos šuma

href=”https://www.yibeiic.com/”>LNA (Low Noise Amplifier) ​​je pojačalo s malim šumom. Njegova je funkcija pojačati slabi radiofrekvencijski signal koji prima antena i smanjiti šum. Uvedeni, LNA može učinkovito poboljšati prijemnu osjetljivost prijemnika, čime se povećava udaljenost prijenosa primopredajnika. Stoga, je li dizajn niskošumnog pojačala dobar ili ne, ovisi o kvaliteti komunikacije cijelog komunikacijskog sustava.

RF prekidač Prekidač: upravljački krug uključen i isključen, realizacija prebacivanja signala

RF sklopka (Switch) ostvaruje prebacivanje različitih puteva signala povezivanjem bilo koje jedne ili više kontrolnih logika više radiofrekventnih signala, uključujući prebacivanje prijema i odašiljanja, prebacivanje između različitih frekvencijskih pojaseva itd., kako bi se postigla zajednička antena , zajednički kanal, svrha uštede troškova krajnjeg proizvoda. RF sklopke uglavnom uključuju sklopke za provođenje mobilne komunikacije, WiFi sklopke, sklopke za podešavanje antene itd.

Tuner Tuner: usklađivanje impedancije antene

Antenski tuner (Tuner) je mreža za usklađivanje impedancije smještena između odašiljačkog sustava i antene, koja se koristi za realizaciju funkcija kao što su prijem signala, filtriranje, pojačanje, kontrola pojačanja itd., tako da antena zrači maksimalnom snagom na svim učestalosti primjene.

Prema 5G/Sub-6 komunikacijskom standardu, 4×4 downlink MIMO na mobilnom telefonu zahtijeva da svaka antena učinkovito podržava širi frekvencijski raspon, a sukladno tome potražnja za radiofrekvencijskim antenskim tunerima također će se povećati kako bi se poboljšala učinkovitost zračenja odgovarajući frekvencijski pojas .

Ostali RF prednji uređaji

Envelop Tracker (ET), odnosno uređaj za praćenje omotnice, koristi se za poboljšanje učinkovitosti pojačala snage koje nosi signal s visokim omjerom vršne i prosječne snage, te za postizanje adaptivnog izlaza pojačanja snage. U usporedbi s tehnologijom praćenja prosječne snage, tehnologija praćenja omotnice može učiniti da se napon napajanja pojačala snage mijenja s ovojnicom ulaznog signala i poboljša energetsku učinkovitost RF pojačala snage.

RF Reveiver, odnosno radiofrekvencijski prijemnik. U radiofrekvencijskom prijemniku, nakon što antena primi radiofrekvencijski signal, signal se pretvara i demodulira pomoću filtra, LNA, analogno-digitalnog pretvarača ADC, itd., i na kraju se formira osnovni signal koji ulazi u osnovni pojas . Postoje tri glavne vrste radiofrekvencijskih prijamnika: superheterodinski prijamnici, nulti IF prijemnici i gotovo nulti IF prijemnici.

U proteklim godinama razvoja, RF prednji materijali također su doživjeli više generacija razvoja.

Veličina tržišta i konkurentsko okruženje

U proteklih deset godina RF front-end tržište održalo je stabilan i brz rast. U 2019. veličina tržišta dosegnula je 17 milijardi USD, što je povećanje od 269% u usporedbi sa 6.3 milijarde USD u 2011. Procjenjuje se da će RF front-end tržište dosegnuti 25 milijardi USD do 2025.

RF front-end tržište je visoko koncentrirano, u osnovi monopolizirano od strane četiri glavna proizvođača. U 2019. Broadcom (SAD, 29%), Skyworks (SAD, 28%), Murata (Japan, 22%) i Kovo (SAD, 18%), drugi proizvođači činili su samo oko 3%.

Među njima, tržište filtera (53%): SAW filterima dominira Murata, a BAW tehnologiju u osnovi monopoliziraju Broadcom i Qorvo; tržište pojačala snage (33%): tri glavna proizvođača u Sjedinjenim Državama čine 93% tržišnog udjela; sklopke i druge komponente (10%): Skyworks i Qorvo dominiraju drugim tržištima RF uređaja.

U 2019. globalna prodaja filtara iznosila je 9.52 milijarde USD, od čega je SAW iznosio 5.33 milijarde USD, a BAW 4.19 milijardi USD, što čini 41% u 2019. u odnosu na 30% u 2015. U budućnosti, s povećanjem stope prodora 5G , očekuje se nastavak rasta.

U 2019. godini prodaja filtera na kineskom tržištu iznosila je 2.61 milijardu američkih dolara, od čega je SAW bio 14.6 američkih dolara, a BAW 1.15 milijardi američkih dolara. Zbog velikog jaza u samodostatnosti na domaćem tržištu filtera i činjenice da je na kraju prijelaza s 4G na 5G, veličina tržišta doživjela je negativan rast, koji se smanjio za 240 milijuna USD u usporedbi s 2015. u budućnosti, s poboljšanjem stope lokalizacije i povećanjem prodora 5G mobilnih + baznih stanica, očekuje se da će se brzo oporaviti.

Industrija filtara je tehnološki i kapitalno intenzivna, te zahtijeva iznimno veliko iskustvo u dizajnu i izgled patenta. Uz patentnu konkurenciju i žestoka spajanja i akvizicije od 21. stoljeća, radiofrekvencijski kraj mobilnih telefona postupno je formirao obrazac prema kojem japanski i američki proizvođači monopoliziraju SAW i BAW tržišta.

Broadcom i Murata zauzimaju vrhunsko tržište kao prvi kamp s godinama prikupljanja tehnologije i izgleda patenata; Skyworks, Qorvo, TDK, TaiyoYuden, itd. zauzimaju srednje tržište sa sveobuhvatnom tehnologijom i pratećim modulima kao drugi tabor; Koreja, Tajvan i Kina trenutačno su treći kamp s fokusom na niskobudžetnom tržištu i nastoje prodrijeti na srednje do visokokvalitetno tržište.

SAW: Japanski proizvođači predvođeni Muratom, TDK i Taiyo Yuden već su dugo uključeni u tržište SAW-a. Među njima, Muratin globalni SAW udio dosegao je 47%, te nastavlja s lansiranjem proizvoda kao što su TC-SAW i IHP-SAW kako bi zadovoljio potrebe 5G;

BAW: Broadcom Avago monopolizira 87% tržišta BAW filtara svojom snažnom tehničkom snagom i patentnim izgledom, a slijede ga Skyworks i Qorvo u drugom ešalonu s modularnom pratećom proizvodnjom.

Domaći proizvođači imaju samo mali broj SAW rasporeda srednjeg do niskog razreda, a BAW filtre trenutno masovno proizvodi samo mali broj, kao što je Tianjin North.

Veličina globalnog PA tržišta iznosila je 5.6 milijardi USD 2019., a očekuje se da će porasti na 7.0 milijardi USD do 2023. Budući da RF uređaji imaju visoke zahtjeve za iskustvom u dizajnu i tehnologiji, a PA je prednji jezgreni uređaj s najsloženijom strukturom, trenutno globalno tržište je u osnovi monopolizirano od strane tri glavna RF diva u Sjedinjenim Državama. Među njima, Skyworks je imao 43%, Qorvo 25%, Broadcom 25%, a preostali proizvođači manje od 10%.

Zbog povećanja komponenti antene i filtera koje donosi 5G, unutarnji prostor terminala je smanjen, što donosi izazove višepojasnom dizajnu PA. Trend modularizacije pridonosi smanjenju obujma i pojednostavljenju procesa projektiranja. Procjenjuje se da će opseg PA modula dosegnuti 10.4 milijarde američkih dolara 2025. godine, postavši najveći segment RF front-end tržišta. (Pogledajte daljnju seriju izvješća za detalje: Trend modularizacije RF sučelja)

U frekvencijskom pojasu 2G-4G, zbog zrelog CMOS procesa i jednostavne integracije, široko se koristi u terminalima. Međutim, u visokofrekventnom pojasu, GaAs ima izvanredne karakteristike cijene i snage, a materijal druge generacije postao je prvi izbor za PA, antene i druge uređaje; na baznoj stanici, budući da GaN ima bolje visokofrekventne karakteristike, poluvodički materijal treće generacije naširoko se koristi u baznoj stanici. Budući razvoj Prostor je ogroman.

S popularizacijom 4G tehnologije i napretkom 5G standarda, broj frekvencijskih pojaseva koji trebaju biti podržani u pametnim terminalima značajno se povećao, a potrebno je više prekidača kako bi se poboljšala mogućnost primanja signala u više frekvencijskih pojaseva. Od 2011. godine tržište RF preklopnika naglo je raslo, s veličinom tržišta od 1.9 milijardi američkih dolara u 2019., a dovest će do brzog rasta s velikom komercijalnom upotrebom 5G. Očekuje se da će veličina tržišta dosegnuti 3.56 milijardi USD 2023.

Vodeći proizvođači na tržištu RF sklopki su Skyworks i Murata, a oba su sveobuhvatni dobavljači RF uređaja i dizajnerskih rješenja sa snažnim mogućnostima modularizacije. Lider domaćih RF sklopki i LNA komponenti je Zhuosheng Micro, koji je započeo s rasporedom domaćih front-end modula.

LNA se općenito koristi na prijemnom kraju za pojačavanje signala antene i ima prednost u potiskivanju šuma. Trenutno se niskošumna pojačala uglavnom koriste kao modularne komponente, integrirane s jednostavnim komponentama kao što su RF sklopke u modulima LFEM, WIFI FEM i LNA Bank. Veličina tržišta dosegnut će 1.49 milijardi USD 2019., a očekuje se da će dosegnuti 1.79 milijardi USD 2023. (prema Discrete Computing)

Trenutačno su domaći proizvođači, Zhuo Shengwei i UNISOC, kombinirali vlastitu platformu i prednosti modularne integracije u polju LNA, vodeći u industriji u pogledu isporuka LNA, ali postoji veliki jaz s međunarodnim naprednim proizvođačima.

Predstavljanje četiri velika radiofrekvencijska diva u Japanu i Sjedinjenim Državama

RF front-end industrija sastoji se od proizvođača diskretnih uređaja, tvornica modula, cjelovitih marki strojeva i pružatelja usluga dizajna platformi. Među njima, uzvodni proizvođači diskretnih glava uređaja imaju snažnu sveobuhvatnu proizvodnju i prodajne mogućnosti te mogu ranije izvršiti modularni raspored, stvarajući prednost prvog pokretača.

Globalno RF front-end tržište je visoko koncentrirano, s četiri najbolja proizvođača Skyworks, Qorvo, Broadcom i Murata koji zauzimaju više od 90% tržišnog udjela, te se stalno šire kroz integracije i spajanja kako bi diverzificirali svoje poslovanje;

Na području pojačala snage kao što su PA i LNA, Skyworks zauzima gotovo polovicu tržišta, ali ga sustiže Qorvo; u smjeru filtera, Murata monopolizira 47% tržišnog udjela SAW filtera, dok Broadcom zauzima 87% tržišta filtera.

Među četiri velika radiofrekvencijska diva, Skyworks i Qorvo prihod uglavnom dolaze od front-end modula. Među vrstama proizvoda, poslovanje Broadcoma i Murate uključuje različite IC-ove, softver, pasivne komponente i ambalažu. Razmjeri poslovanja su ogromni, a prihodi premašuju desetke milijardi dolara.

Skyworks: Koristeći kinesko tržište, snažno razvijati 5G i Internet stvari

Osnovan 1962. godine i sa sjedištem u Massachusettsu, SAD, Skyworks je predan razvoju poluvodičkih uređaja za radiofrekvencijske i mobilne komunikacijske sustave. Koristeći zdravu strukturu proizvoda, ekspanziju u IoT i WiFi poljima te široku primjenu u Apple mobilnim telefonima, također je dobavljač RF komponenti za mnoge domaće marke mobilnih telefona. Udio prihoda u Kini drugi je nakon udjela u Sjedinjenim Državama (udio u 2019. dvadeset i dva posto). U fiskalnoj godini 2019. tvrtka je ostvarila prihod od 3.377 milijardi USD i neto dobit koja se može pripisati matičnoj kompaniji od 860 milijuna USD.

Skyworks ima potpunu pokrivenost proizvoda u SAW filterima, RF pojačalima snage, RF sklopkama i drugim proizvodima, te ima snažne mogućnosti modula za integraciju čipova. U 2019. godini zauzima 43% globalnog tržišnog udjela RF PA i 23% tržišnog udjela RF prekidača.

Kako bi se suočio s izazovima koje donosi 5G era, Skyworks je stvorio Sky5® platformu, koja pojednostavljuje razvojne poteškoće 5G arhitekture kroz visoko integrirana rješenja odašiljača/prijemnika i module primatelja različitosti (DRx), a očekuje se da će ubrzati implementaciju u IoT i 5G tržišta u budućnosti.

Sky5® Ultra integrirano rješenje koristi DSBG paket za smanjenje veličine, poboljšanje performansi TC-SAW i BAW u ciljanom frekvencijskom pojasu i ima vodeće mogućnosti prijenosa i prijema. Donosi pouzdan prijenos mrežne veze do terminala i optimizira trajanje baterije mobilnog telefona. Front-end rješenje Sky5® LiTE namijenjeno je masovnom tržištu, podržava do 100 MHz valne širine 5G New Radio (NR) i može se prilagoditi svim vodećim sučeljima dobavljača čipova.

Qorvo: "Nova" vojska RF komunikacija, spajanja i preuzimanja promiču brzo širenje poslovanja

Qorvo je osnovan spajanjem TriQuint Semiconductora i RF Micro Devices (RFMD) 2015. godine. Sjedište mu je u Sjevernoj Karolini, SAD. Fokusiran je na proizvodnju RF komunikacija i obrambenih proizvoda. Nakon spajanja, ima cijeli niz antena, razglasa, filtara i RF sklopki. poslovni izgled. U 2019. godini tvrtka je ostvarila prihod od 3.229 milijardi USD i neto dobit od 334 milijuna USD koja se može pripisati matičnoj kompaniji.

Nakon osnivanja Qorva, tvrtka je nastavila sa spajanjima i akvizicijama kako bi proširila svoju liniju proizvoda, a njen poslovni izgled u osnovi je pokrivao cijeli lanac RF front-end industrije. Među njima, BAW tehnologija se brzo razvila, zauzimajući 8% globalnog tržišnog udjela filtera, odmah iza Broadcoma. Tvrtkin globalni tržišni udio RF sklopki i LNA uređaja iznosi čak 35%, a tržišni udio RF PA je također dosegao 25%.

Qorvo je dugo zauzimao vodeću poziciju među pružateljima RF proizvoda zahvaljujući svojim tehničkim prednostima i modularnom rasporedu. Tvrtka je kupila GaN, GaAs i SOI tehnološke aplikacije i antene i RF PA uređaje kroz akvizicije, te je nastavila kupovati proizvođače RF MEMS procesa kao što je Cavendish kako bi dodatno unaprijedila proizvodni proces svojih RF front-end uređaja i formirala cjelovitu uslugu napredni izgled kroz modularnu integraciju.

Tvrtka je dovršila akviziciju Custom MMIC-a i Decawavea u 2020. kvartalu 1. te je dodatno primijenila IoT i UWB tehnologije male potrošnje. U kombinaciji s prethodnom akvizicijom tehnologija povezanih s IoT-om, stvorio je veći utjecaj u poljima IoT-a i 5G.

Broadcom: Peti najveći proizvođač poluvodiča s jakim RF poslovanjem

Broadcom Limited, koji je preimenovan nakon što je Avago kupio Broadcom za 37 milijardi dolara 2016., trenutno ima sjedište u Sjedinjenim Državama i Singapuru, a glavna djelatnost je poslovanje s poluvodičima i softverom. U 2019. ostvario je prihod od 22.597 milijardi USD i neto dobit od 3.46 milijardi USD koja se može pripisati matičnoj tvrtki. To je peta najveća tvrtka poluvodiča u svijetu, a njezino RF poslovanje čini oko 30%.

Broadcom nudi bežična ugrađena rješenja i proizvode s RF komponentama, uključujući kompletnu liniju RF front-end proizvoda. Tvrtka ima dugu povijest u polju RF front-end-a i snažnu snagu u filtrima (BAW) i front-end modulima, monopolizirajući 87% globalnog tržišta BAW filtera.

Broadcom-Avago je kontinuirano širio svoj opseg poslovanja i produbljivao svoj tehnološki jarak kroz spajanje i preuzimanje niza poluvodičkih i komunikacijskih tvrtki. Trenutačno se strateški smjer razvoja tvrtke postupno prilagođava softveru, no poslovanje s poluvodičima i radiofrekvencijama i dalje je široko prepoznato među korisnicima diljem svijeta, pridonoseći više od 30% prihoda tvrtke.

Murata: Predvodnik japanskih staromodnih elektroničkih uređaja, s raznolikim i sveobuhvatnim izgledom patenata

Murata (Murata) je osnovana 1944. godine i ima sjedište u Kyotu, Japan. Njegovi glavni proizvodi su dizajn i proizvodnja naprednih elektroničkih komponenti, višenamjenskih komunikacijskih modula i IC-ova za napajanje. Kupio Peregrine Semiconductor u kolovozu 2014. kako bi proširio poslovanje s RF front-endom. U 2019. ostvario je prihod od 14.191 milijarde USD i neto dobit od 1.693 milijarde USD koja se može pripisati matičnoj tvrtki, od čega prihodi u inozemstvu čine više od 90%. To je najveći japanski proizvođač elektroničkih komponenti.

Murata je vodeći svjetski dobavljač elektroničkih komponenti, sa snažnom snagom u pasivnim komponentama, href=”https://www.yibeiic.com/”>tehnologiji konektora i MEMS tehnologiji. Što se tiče radiofrekvencije, tvrtka nudi komponente i modularne proizvode uključujući filtere i radiofrekvencijske sklopke, zauzimajući 47% tržišnog udjela na globalnom tržištu SAW filtera.

Prava intelektualnog vlasništva i izgled patenta važne su razvojne strategije za Muratu. Tvrtka je usmjerena na samostalan razvoj novih proizvoda i tehnologija, te ima nenadmašne prednosti u području radiofrekvencijskih proizvoda, posebice SAW tehnologije. U 2018. godini tvrtka je imala 8,121 patentnih prijava u Japanu i 12,474 patentnih prijava u cijelom svijetu, što je 29. mjesto u svijetu po broju prijava.

Oslanjajući se na sveobuhvatan izgled patenta i odlične mogućnosti upravljanja opskrbnim lancem, tvrtka pruža različite elektroničke komponente kupcima diljem svijeta, zauzimajući relativno visok tržišni udio. Među njima, keramički kondenzatori činili su 40% svjetskog tržišta, SAW filtri činili su 50% svjetskog tržišta, a elektromagnetske zaštitne komponente EMI činile su 35% svjetskog tržišta. Udio modula komunikacijskih konektora je veći od 55%, a tržišni udio je prvi u svijetu.

Povezivati ​​se Pošta