看到文章的标题,相信有不少朋友已经知道了,这个影响华为5G基带发挥的“它”,就是手机的射频模块。
发送:
基带RFIC(射频芯片)射频前端天线
手机要发送的原始信号会先到达数字基带,进行编码调制使原始信号变成基带数字信号,这样才可以发送到RFIC上。
RFIC会把要发射出去的信号进行射频调制,调高信号的频率,并为其选择合适的信道。之后信号就会到达射频前端,准备“起飞”。
在射频前端,由于调制后的射频信号功率较小,所以要先经过功率放大器放大。之后射频信号经过滤波器、天线开关就可以到达天线“起飞”了。
具体路径:
基带信号转化,RFIC射频调制,功率放大,滤波,天线
接收:
天线射频前端RFIC基带
具体路径与发送刚好相反:
天线,滤波,低噪声放大,RFIC射频解调,基带信号转化
4G、5G射频系统变化
一款配置较高的4G手机,频段约有17-30个,射频前端单机价值量16-20美元。
华为Mate30Pro 5G拥有21根天线,是手机中天线数最多的,过去这被认为是华为良心。而现在再想想,这可能是因为射频前端的性能不足,华为只能通过堆其它硬件来弥补不足。
射频子系统——射频前端
射频前端
射频前端可分为:
1、功率放大器,PA(发射端射频信号放大)、
2、滤波器,filter(发射、接收端信号滤波)、
3、低噪声放大器,LNA(接收端信号放大,降低噪声)、
4、开关,switch(不同通道切换)、
5、双工器,duplexer(信号选择,实现滤波匹配)、
6、调谐器,tuner(天线信号通道阻抗匹配)等
……
目前这射频前端市场主要被日美的企业占据,其中包括日本的村田,美国的博通、高通、Skyworks、Qorvo等。
当然了,射频子系统的部分元器件厂商是可以被国产供应商代替的,比如射频开关、功率放大器等。
在手机的射频前端中,较难做的是滤波器,市场份额由美日企业主导。
射频子系统——射频前端——滤波器
滤波器是射频前端中重要的分立器件,难度也是较高的。顾名思义,它的作用就是使信号中特定频率成分通过,极大衰减其他频率成分,从而提高信号的抗干扰性及信噪比。
按照结构类型,射频滤波器可分为:
分立式电感电容型滤波器、
多层陶瓷滤波器、
单体式陶瓷滤波器、
空腔滤波器、
声学滤波器等。
而目前在手机射频模块中主要采用声学滤波器。
射频子系统——射频前端——滤波器——声学滤波器
声学滤波器,根据制造工艺的不同,可分为:
1、声表面波滤波器(SAW,Surface Acoustic Wave)
2、体声波滤波器(BAW,Bulk Acoustic Wave)
SAW滤波器:制作工艺比BAW滤波器简单,性价比高,主要应用于GHz以下的低频滤波。在4G时代占据大部分的手机滤波器市场份额。
SWA滤波器由村田、太阳诱电、TDK等日本企业主导,其中村田市场份额最多,技术实力最强。村田还推出TC-SAW和IHP-SAW等产品以适应5G需求。比如村田的IHP-SAW滤波器的工作频率达到3.5GHz,兼具BAW滤波器温度特性和高散热优点,可部分替代BAW滤波器。
BAW滤波器:插损低,性能优秀,可以适用于高频滤波,但工艺较为复杂,因此价格也高。但随着5G技术的普及,BAW滤波器优异的性能和对高频的支持,将使其成为手机中的主流,尤其是以后5G信号频率更高的毫米波时代(中国现在,Sub—6)。
BAW滤波器的市场份额,主要被美国企业博通所主导。
目前,国内做射频前端的公司不少,像华为海思、紫光展锐这两大国内知名的芯片设计公司都有涉及。最复杂的滤波器也有公司在做,上面说的SAW和BAW都有。
但套用描述芯片领域的一句话,国内企业起步晚,一些中、低端产品可以实现国产替代,但高端部分还是被国外企业主导。
最后附上国内做滤波器的企业名单,有兴趣的可以去了解一下。
好达电子、德清华莹(中电55所)、卓胜微、麦捷科技、信维通信、天津诺思、开元通信、中科汉天下、大富科技、武汉凡谷、左蓝微电子、超材信息、紫光展锐……