射频功率放大器(PA)-射频器件皇冠上的明珠

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射频功率放大器(PA)作为射频前端发射通路的主要器件,主要是为了将 调制振荡电路所产生的小功率的射频信号放大,获得足够大的射频输出功 率,才能馈送到天线上辐射出去,通常用于实现发射通道的射频信号放大。

手机射频前端:一旦连上移动网络,任何一台智能手机都能轻松刷朋友圈、 看高清视频、下载图片、在线购物,这完全是射频前端进化的功劳,手机 每一个网络制式(2G/3G/4G/WiFi/GPS),都需要自己的射频前端模块, 充当手机与外界通话的桥梁—手机功能越多,它的价值越大。

射频前端模块是移动终端通信系统的核心组件,对它的理解可以从两方面 考虑:一是必要性,它是连接通信收发器(transceiver)和天线的必经之 路;二是重要性,它的性能直接决定了移动终端可以支持的通信模式,以 及接收信号强度、通话稳定性、发射功率等重要性能指标,直接影响终端 用户体验。

射频前端芯片包括功率放大器(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, 在多模/多频终端中发挥着核心作用。
 

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手机和 WiFi 连接的射频前端市场预计将在 2023 年达到 352 亿美元,复合 年增长率为 14%。

射频前端产业中最大的市场为滤波器,将从 2017 年的 80 亿美元增长到 2023 年 225 亿美元,复合年增长率高达 19%。该增长主要来自于 BAW 滤 波器的渗透率显著增加,典型应用如 5G NR 定义的超高频段和 WiFi 分集 天线共享。

功率放大器市场增长相对稳健,复合年增长率为 7%,将从 2017 年的 50 亿美元增长到 2023 年的 70 亿美元。高端 LTE功率放大器市场的增长,尤 其是高频和超高频,将弥补 2G/3G 市场的萎缩。

砷化镓器件应用于消费电子射频功放,是 3G/4G 通讯应用的主力,物联网 将是其未来应用的蓝海;氮化镓器件则以高性能特点目前广泛应用于基站、 雷达、电子战等军工领域,利润率高且战略位置显著,由于更加适用于 5G, 氮化镓有望在 5G 市场迎来爆发。



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Qorvo 指出,5G 将给天线数量、射频前端模块价值量带来翻倍增长。以 5G 手机为例,单部手机的射频半导体用量达到 25 美金,相比 4G 手机近 乎翻倍增长。其中滤波器从 40 个增加至 70 个,频带从 15 个增加至 30个, 接收机发射机滤波器从 30 个增加至 75 个,射频开关从 10 个增加至 30个, 载波聚合从 5 个增加至 200 个。

 

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5G 手机功率放大器(PA)用量翻倍增长:PA 是一部手机最关键的器件之 一,它直接决定了手机无线通信的距离、信号质量,甚至待机时间,是整 个射频系统中除基带外最重要的部分。手机里面 PA 的数量随着 2G、3G、 4G、5G 逐渐增加。以 PA 模组为例,4G多模多频手机所需的 PA 芯片为 5-7 颗,预测 5G手机内的 PA 芯片将达到 16 颗之多。

5G 手机功率放大器(PA)单机价值量有望达到 7.5 美元:同时,PA 的单 价也有显著提高,2G手机用 PA 平均单价为 0.3 美金,3G手机用 PA 上升 到 1.25 美金,而全模 4G 手机 PA 的消耗则高达 3.25 美金,预计 5G 手机 PA 价值量达到 7.5 美元以上。

载波聚合与 Massivie MIMO 对 PA 的要求大幅增加。“一般情况下,2G 只需非常简单的发射模块,3G 需要有 3G 的功率放大器,4G 要求更多滤 波器和双工器载波器,载波聚合则需要有与前端配合的多工器,上行载波 器的功率放大器又必须重新设计来满足线性化的要求。

5G 无线通信前端将用到几十甚至上百个通道,要求网络设备或者器件供应 商能够提供全集成化的解决方案,这大大增加产品设计的复杂度,无论对 器件解决方案还是设备解决方案提供商都提出了很大技术挑战。

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5G推动手机射频 PA 量价齐升

射频功率放大器(PA)作为射频前端发射通路的主要器件,主要是为了将调制振荡电路所产生的小功率的射频信号放大,获得足够大的射频输出功率,才能馈送到天线上辐射出去,通常用于实现发射通道的射频信号放大。

射频功率放大器(PA)-射频器件皇冠上的明珠

射频功率放大器(PA)作为射频前端发射通路的主要器件,主要是为了将调制振荡电路所产生的小功率的射频信号放大,获得足够大的射频输出功 率,才能馈送到天线上辐射出去,通常用于实现发射通道的射频信号放大。

射频功放你了解多少?

身为射频工程师,工作多多少少都会涉及到功率放大器。功率放大器可以说是很多射频工程师绕不过的坎。功能、分类、性能指标、电路组成、效率提升技术、发展趋势……关于射频功率放大器,该知道的你都知道么?快来补补课吧!

射频功率放大器的效率如何提升?

热力学的基本规律揭示出没有电子设备可以实现100%的效率——虽然开关电源比较接近(达到98%)。但不幸的是任何产生RF功率的器件目前都无法 达到或者接近理想的性能,因为将直流功率转换为射频产品功率过程中面临太多的缺陷,包括整个信号路径传输造成的损耗,转到工作频率时的损耗,以及该器件固有特 性损耗等。结果,MIT科技评论的一篇文章曾毫不客气的这样评价RF功率放大器,“它是一个非常低效的硬件。”

RF/PA器件整合搭上5G通信和物联网的顺风车

射频功率放大器(RF PA)主要用于将收发器输出的射频信号放大,是射频前端器件中的重要组成部分,也直接影响到设备的通信质量、信号接收能力、电池续航能力等重要指标。特别是伴随着无线通信技术进入到4G,甚至5G阶段,高速增长的数据流量使得调制解调的难度不断上升,为了支持高速LTE载波聚合、传送分集以及多重输入多重输出(MIMO)的应用需求,使得功率放大器、分集接收模块、天线调谐器等具有相当强劲的增长态势。