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随着 5G 不断推进,受益频段增加及技术应用

参考中国报告网发布《2017-2022年中国射频滤波器行业市场发展现状及十三五发展前景分析报告

       Mobile Expert LLC 报告指出,2016 年手机射频前端模块的增速达到 17%。数据显示,未来射频前端模块增长最快的将是射频滤波器模块,其市场规模将从 2016 年的 52 亿美元,增长到 2022 年的 163 亿美元,复合增速达 21%。 

       由于 SAW 滤波器具有明显价格优势,当前手机里还是 SAW 滤波器用的多,只有在频段之间的保护间隔特别窄的时候会用到更高性能的 BAW 滤波器对信号进行筛选。虽然 BAW 滤波器的制造成本更高,但其性能优势非常适合极具挑战性的 LTE 频带以及 PCS 频带,后者的发送和接收路径间只有 20MHz 的狭窄过渡范围。 
数据来源:工信部

       随着通信网络向 5G 推进,手机通信频段的增长将带来滤波器的数量和工艺难度显著增加,滤波器在手机中的价值量也将显著提升。一部智能手机的通信功能主要由基频(BB)、中频(IF)和射频(RF)三个部分组成。智能手机在多个频段内工作,每个频段都对应着 2 个滤波器。手机由最早的 2G 到 4G,常用的频段数目也由 4 个逐渐增加到 20 个,以 iPhone 6s 为例,所需要的滤波器数量达到 40 个。根据 Skyworks 的预测,2020 年 5G 商用后将带来通信频段数量的飞速增加,届时 2G/3G/4G/5G 支持的频段数将超过 80 个,其中仅 5G 就需要至少 50 个。未来随着 4.5G 网络的推进和 5G 网络的落地,手机通信频段将大幅增加,带动滤波器需求增长。 

数据来源:工信部

       同时,由于智能手机内部空间有限,滤波器需求的增长不能简单通过数量的增加来实现,而是要进一步提高滤波器的集成度,顺应手机轻薄化的趋势。因此,滤波器的小型化合高度集成化对滤波器厂商的工艺和技术提出更高的要求。 

       此外,载波聚合技术的应用也对滤波器设计产生影响。随着 LTE 发展,用户峰值速度和系统容量提升都面临挑战,由于频谱资源有限,大多数运营商没有足够宽的连续频谱以充分发挥高速数据业务的优势,甚至在一个 LTE 频段内只拥有 5MHz、10MHz 或 15MHz 的频谱资源。因此,增加传输带宽的技术——载波聚合(CA)开始应用。 

       载波聚合,是指 LTE-A 系统使用的频带是由 2 个或多个 LTE 载波单元(Component Carrier,CC)聚合形成的符合 LTE-A 相关技术规范的频带宽度,如 10、20 甚至 100MHz。LTE-A 移动台使用多个载波单元进行数据收发的同时,为了满足系统的后向兼容性,根据 LTE-A 系统的有关配置,LTE 移动台可以在其中的某一个载波单元上收发信息。简而言之,载波聚合就是在满足一定前提条件下,把不连续的 LTE 频段合成一个“虚拟”的更宽的频段。 
资料来源:中国报告网

       载波聚合将能使用的所有载波/信道绑在一起,增加频谱的宽度,最大限度地利用现有 LTE 设备和频谱资源,带来传输速度提升和延迟的降低。同时,载波聚合还能有效改善网络质量,提升吞吐量,使网络负载更加均衡,尤其是在负载较重的时候效果会更明显。 

       最早的载波聚合方案只结合了两个 CC(载波单元)。为了提供更快的数据服务并最大限度利用碎片化的频谱分配,许多网络运营商开始添加三个或更多频段的组合。例如,韩国SK电讯已经开始商用部署可聚合 5个载波的 4.5G网络,这5个成员载波所在的频段分别是:800 MHz、1800 MHz、2100 MHz、2600 MHz 频段。据悉,该类型 4.5G 网络的峰值下行速率可高达 700 Mbps。展望未来,3GPP 正在研究的规格预期能够支持多达 32 个 CC,数据速率更快。 

资料来源:中国报告网

       载波聚合技术的应用对滤波器性能提出更高的要求。载波聚合对滤波器的设计有几个方面的影响。对于远隔频带的聚合,分割信号的同向双工器产生额外损耗,该损耗必须由低损耗滤波器做出补偿。另外,滤波器阻带的衰减也必须规划,以确保其他聚合频带的充分衰减。
       最后,对于相邻频带,需要采用更复杂的多工器。 

资料来源:中国报告网整理,转载请注明出处(ZQ)

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