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射频前端芯片产业链

发布时间: 2022-09-22 14:08:58

① 移动管家汽车无钥匙进入一键启动系统射频天线工作原理

一、天线原理

1.1 天线的定义:

能够有效地向空间某特定方向辐射电磁波或能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波的装置。

1.2 天线的功能:

Ø 能量转换-导行波和自由空间波的转换;

Ø 定向辐射(接收)-具有一定的方向性。

1.3 天线辐射原理

天线

二、射频原理

2.1 射频的定义:

射频(RF)是Radio Frequency的缩写,表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300kHz~300GHz之间。射频就是射频电流,简称RF,它是一种高频交流变化电磁波的简称。每秒变化小于1000次的交流电称为低频电流,大于10000次的称为高频电流,而射频就是这样一种高频电流。射频(300K-300G)是高频(大于10K)的较高频段,微波频段(300M-300G)又是射频的较高频段。

在电子学理论中,电流流过导体,导体周围会形成磁场;交变电流通过导体,导体周围会形成交变的电磁场,称为电磁波。在电磁波频率低于100kHz时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输,但电磁波频率高于100kHz时,电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力。我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。射频技术在无线通信领域中被广泛使用,有线电视系统就是采用射频传输方式。

射频

2.2 最基本的RFID系统由三部分组成:

2.2.1.标签(Tag,即射频卡):由耦合元件及芯片组成,标签含有内置天线,用于和射频天线间进行通信;

2.2.2.阅读器:读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备;

2.2.3.天线:在标签和读取器间传递射频信号。有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接,进行数据交换。

2.3 系统的基本工作流程是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号,当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流,射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号,经天线调节器传送到阅读器,阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性,针对不同的设定做出相应的处理和控制,发出指令信号控制执行机构动作。

在耦合方式(电感-电磁)、通信流程(FDX、HDX、SEQ)、从射频卡到阅读器的数据传输方法(负载调制、反向散射、高次谐波)以及频率范围等方面,不同的非接触传输方法有根本的区别,但所有的阅读器在功能原理上,以及由此决定的设计构造上都很相似,所有阅读器均可简化为高频接口和控制单元两个基本模块。高频接口包含发送器和接收器,其功能包括:产生高频发射功率以启动射频卡并提供能量;对发射信号进行调制,用于将数据传送给射频卡;接收并解调来自射频卡的高频信号。不同射频识别系统的高频接口设计具有一些差异。

阅读器的控制单元的功能包括:与应用系统软件进行通信,并执行应用系统软件发来的命令;控制与射频卡的通信过程(主-从原则);信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法,对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密,以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。

无线射频识别系统的读写距离是一个很关键的参数。长距离无线射频识别系统的价格还很贵,因此寻找提高其读写距离的方法很重要。影响射频卡读写距离的因素包括天线工作频率、阅读器的RF输出功率、阅读器的接收灵敏度、射频卡的功耗、天线及谐振电路的Q值、天线方向、阅读器和射频卡的耦合度,以及射频卡本身获得的能量及发送信息的能量等。大多数系统的读取距离和写入距离是不同的,写入距离大约是读取距离的40%~80%。

射频前端产业链
终端设备的无线通信模块主要分为天线、射频前端模块(RF FEM)、射频收发模块、以及基带信号处理器四部分。其中射频前端是无线连接的核心,是在天线和射频收发模块间实现信号发送和接收的基础零件。 射频前端芯片主要是实现信号在不同频率下的收发,包括射频功率放大器(PA)、射频低噪声放大器(LNA)、射频开关、滤波器、双工器等。目前射频前端芯片主要应用于手机和通讯模块市场、WiFi路由器市场和通讯基站市场等。

天线的原理是什么
小时候家里的收音机、电视机,都带着可以灵活转动拉伸的杆子,大家一定对这个可以转来转去的杆子记忆犹新,或许也好奇的发现这个杆子的长度与方向和收音机、电视的接收效果有某种神秘的联系。

RFID技术原理
通过介绍RFID应用系统的基本工作原理来具体说明射频天线的设计是RFID不同应用系统的关键.然后分别介绍几种典型的RFID天线及其设计原理.

人体结构对天线性能的影响
天线是手机、智能手表、蓝牙耳机、可植入医疗设备等无线电子产品收发信号必不可少的装置,其性能好坏将直接影响通信质量。除了考虑天线在电子产品物理结构内的性能评估外,我们不得不考虑人体对天线性能的影响。以可穿戴设备天线为例,其工作频率大多为2.4GHz~2.48GHz或者5.725~5.875GHz,且多以倒F天线为基础进行设计和优化。

电磁干扰影响天线接收灵敏度案例分析
在无线网络中,射频模块有传导TRP和传导TIS两项重要指标,而模块装上天线后,整机在OTA暗室中需测试TRP与TIS,在此我们将其定义为辐射TRP和辐射TIS。辐射TRP一般不会出问题,而辐射TIS容易受产品内部电磁噪声的干扰。当辐射TIS不达标时,首先要考虑传导TIS是否达标,传导TIS和射频电路中的器件(如双工器的隔离度)、各节电路的匹配等因素有关。射频电路部分工作流程如下:

② 射频前端是什么意思

射频前端是射频收发器和天线之间的一系列组件,主要包括功率放大器(PA)、天线开关(Switch)、滤波器(Filter)、双工器(Duplexer和Diplexer)和低噪声放大器(LNA)等,直接影响着手机的信号收发。

其中:

1、功率放大器(PA)用于实现发射通道的射频信号放大;

2、天线开关(Switch)用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段间的切换;

3、滤波器(Filter)用于保留特定频段内的信号,而将特定频段外的信号滤除;

4、双工器(Duplexer和Diplexer)用于将发射和接收信号的隔离,保证接收和发射在共用同一天线的情况下能正常工作;

5、低噪声放大器(LNA)用于实现接收通道的射频信号放大。

(2)射频前端芯片产业链扩展阅读:

一、射频前端的作用:

射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分,追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力,也是芯片设计研发的主要方向。

射频前端芯片与处理器芯片不同,后者依靠不断缩小制程实现技术升级,而作为模拟电路中应用于高频领域的一个重要分支,射频电路的技术升级主要依靠新设计、新工艺和新材料的结合。

二、射频前端的材料:

行业中普遍采用的器件材料和工艺平台包括 RF CMOS、SOI、砷化镓、锗硅以及压电材料等,逐渐出现的新材料工艺还有氮化镓、微机电系统等,行业中的各参与者需在不同应用背景下,寻求材料、器件和工艺的最佳组合,以提高射频前端芯片产品的性能。

三、射频前端的成本:

一款终端往往需要支持多个频段,这种频段的增加直接导致射频前端设计复杂度的提升,往往方寸之间就要容纳上百个元器件。特别是千兆级网络的来临,多载波、高阶的调制、4x4 MIMO等技术的融入令前端设计复杂度直线提升,复杂度的提升直接意味着成本的增加,并在手机BOM成本中占有越来愈高比例,足见其重要性。

③ 5G会给前端带来怎么样的变化

来源:内容来自海通电子研究,陈平团队,谢谢。
半导体行业最具吸引力领域遇上5G风口,将产生剧烈化学反应。本报告深入剖析了5G大发展给射频前端芯片领域带来的技术革新和市场机遇,详细梳理了射频前端芯片各细分领域中国内外产业链相关企业。我们认为:5G作为未来几年最具确定性的市场机会,将推动通信、电子等多个行业完成产业升级,对全球经济产生深远影响。射频前端芯片市场作为半导体行业最具吸引力的领域之一,将从此次产业升级中受益最大,未来在现有产品线市场高速增长的同时,在BAW滤波器、GaN PA和毫米波PA等领域将产生全新发展机遇,形成全产业链的整体性投资机会。而对于国内产业链相关企业来说,5G的到来也是打破现有市场格局,推动全球产业转移,实现弯道超车的难得机遇。
Pre-5G先行,5G标准化有序推进。5G的发展是一个平缓的产业升级过程,目前工业界已经形成了比较明确的Pre-5G概念,即“基于标准4G网络实现明显超出LTE-Advanced Pro的性能”,全球主要通信设备商、终端厂商、芯片厂商面向Pre-5G概念的产品研发进行的如火如荼。同时,5G标准正按照原定时间表有序推进,第一版正式技术标准预计将于2018年9月正式发布。
5G多项关键技术直接推动射频前端芯片市场成长。5G时代会有更多的频段资源被投入使用,多模多频使射频前端芯片需求增加,同时Massive MIMO和波束成形、载波聚合、毫米波等关键技术将助长这一趋势。物联网产业将借助5G通信网络真正实现落地,成为驱动射频前端芯片市场发展的新引擎。根据市场调查机构Navian的预测,仅移动终端中射频前端芯片的市场规模将会从2015年的119.4亿美元增长至2020年的212亿美元,年复合增长率达到15.4%

④ 国产5G芯片发展现状如何

我国5G网络建设稳步推进,商用开局良好

目前,我国5G手机除了基带芯片,国内企业有涉足的包括中频芯片、射频芯片、处理器芯片、电源管理芯片、无线芯片、触控指纹芯片、音频芯片、CIS芯片等,在这些领域都有各自的代表性国企。

随着国家对芯片制造的重视,政策的支持力度有望加大,同时5G应用的推广也会带来技术的突破,这些具有先发优势的企业将可能成长为未来国产芯片的代表。

目前,5G时代正加速到来,全球主要经济体加速推进5G商用落地。在政策支持、技术进步和市场需求驱动下,中国5G产业快速发展,在各个领域上也已取得不错的成绩。

众所周知,射频前端芯片是移动智能终端产品的核心组成部分,追求低功耗、高性能、低成本是其技术升级的主要驱动力,也是芯片设计研发的主要方向。

5G标准下现有的移动通信、物联网通信标准将进行统一,因此未来在统一标准下射频前端芯片产品的应用领域会被进一步放大。同时,5G下单个智能手机的射频前端芯片价值亦将继续上升。

⑤ 射频识别系统的行业现状是什么

随着5G的到来,射频器件的需求将大幅增加。分析机构预测,到2023年射频前端市场规模有望突破352亿美元,年复合增长率达到14%。快速增长的市场让行业看到了机会,新的射频公司在不断地涌现出来,尤其是在国内,打造自主射频供应链就成为很多厂商的追求,但纵观现状,似乎差距还是很明显。

手机和通讯市场仍是主流,NB-IoT市场将爆发

射频器件是无线连接的核心,是实现信号发送和接收的基础零件,有着广泛的应用。目前,射频器件的几大主要市场大概分布是:1)手机和通讯模块市场,预估占80%;2 ) WIFI路由器市场,预估占9%;3)通讯基站市场,预估占9%;4)NB-IoT市场,预估占2%。

随着5G的到来,万物互联有了更强的技术支撑,NB-IoT市场将会爆发,但时间点还不确定。目前NB-IoT市场是热,但没有开始走量。5G通讯手机和模块市场将促发射频器件需求大幅增长。5G通讯基站市场相对4G时代,射频器件的需求也是成倍增加。WiFi路由器市场,在5G时代,射频器件的需求存在一定的不确定性。所以,在笔者看来,未来射频器件最重要的市场需求来自:1)手机和通讯模块市场,2)NB-IoT市场。

5G发展进程将提速,5G建设有望提前开启

我国积极开展5G技术研发,已先后解决了关键技术验证与技术方案验证,预计今年9月发布系统方案验证测试结果,不久后将进行5G产品研发试验。3大运营商开展5G技术测试与研发,积极开始5G试点。5G发展进程将提速,5G建设有望提前开启。

驱动射频前端加速

5G时代通讯标准进一步升级,带来手机射频前端单机价值量持续快速增长。据前瞻产业研究院发布的《5G产业发展前景预测与产业链投资机会分析报告》统计数据显示,智能手机射频前端的市场规模在2016年达到101亿美元,预计2022年市场规模将超过227亿美元,复合增长率达到14%。手机射频前端价值量在5G时代有望成长至22美金以上。滤波器是射频前端市场中最大的业务板块,5G时代手机频段支持数量将大量增长,带动单机滤波器价值量快速增长,其市场规模将从2016年的52.08亿美元增长至2022年的163.11亿美元,年均复合增速达到21%。

2016-2022年中国射频前端各细分零部件市场规模统计情况及预测

数据来源:前瞻产业研究院整理

国内射频芯片产业链已经基本成熟,从设计到晶圆代工,再到封测,已经形成完整的产业链。从国际竞争力来讲,国内的射频设计水平还处在中低端。以上PA和开关厂商,射频芯片产品销售额加起来大约5亿美金,大陆射频芯片厂商销售额大约3亿美金。全球PA和开关射频产品需求金额大约60亿美金。可见,国内厂商依然在起步阶段,市场话语权有限;滤波器方面,国内厂商销售总额不到1亿美金,全球市场需求在90亿美金。

换句话说,以后通过提升设计能力,辅助调试工作来提升射频性能,国内射频产业还有很大的成长空间。

⑥ 中国芯片产业链究竟发展的怎么样

目前来说,中国在芯片材料和芯片制造设备上都取得了一定的成果,其中光刻胶,刻胶用于微小图形的加工,生产工艺复杂,技术壁垒较高。我们要知道电路设计图首先通过激光写在光掩模版上,然后光源通过掩模版照射到附有光刻胶的硅片表面,引起曝光区域的光刻胶发生化学效应,再通过显影技术溶解去除曝光区域或未曝光区域,使掩模版上的电路图转移到光刻胶上,最后利用刻蚀技术将图形转移到硅片上。

南大光电研发的ArF光刻胶是目前仅次于EUV光刻胶以外难度最高,制程最先进的光刻胶,也是集成电路22nm、14nm乃至10nm制程的关键。

基金二期募资于2019年完成,募资2000亿,社会撬动比,共8000亿。也就是目前中国合计投入14532亿,对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。

中国也立下了宏伟目标,明确提出在2020年之前,90-32nm设备国产化率达到50%,2025年之前,20-14nm设备国产化率达到30%,而国产芯片自给率要在2020年达到40%,2025年达到70%。