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如何将RF前端应用于5G和IoT设计中?

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随着RF前端在5G和物联网中越来越火爆,新的设计资源将被运用起来。

在5G无线和物联网(IoT)领域的巨大机遇中,射频(RF)架构,设计和制造方面有了新一轮的创新。根据市场研究公司YoleDéveloppement的说法,RF前端产业的复合年增长率将达到14%,到2022年将达到227亿美元。

5G设计正在推动RF前端的大部分创新,因为需要额外的滤波器来满足多载波聚合(CA)信道的新天线需求。YoleDéveloppement最近的一项研究表明,由于5G市场的增长,预计天线开关和天线调谐器也将大幅扩展。

 

RF前端视图及其与一端天线和另一端RF收发器的关系。图片由Qualcomm提供。

 

有几种5G-mmWave,6GHz以下和IoT,每个蜂窝空中接口在特定频段工作,需要RF组件的特定组合:滤波器,天线调谐器,低噪声放大器(LNA),功率放大器(PA)等。

接下来,高度多样化的物联网设计为加速RF前端模块的发展提供了关键动力。值得一提的是,通过创建NB-IoT和LTE-M等长途版本,5G技术本身正成为物联网潮流的关键推动者。然后是无处不在的Wi-Fi无线电和专用网络,如LoRa和SigFox。

因此,毫无疑问,一旦由Broadcom,Murata,Qorvo,Skyworks和TDK组成的小型RF芯片制造商俱乐部正在吸引新的参与者。以高通公司为例,该公司宣布与TDK成立合资公司,以增强其对滤波器,双工器和天线开关的访问以及模块专业知识。高通公司是蜂窝应用处理器和调制解调器芯片的领先供应商,预计将于2019年推出用于5G的射频前端模块IC

 

NI的RF

RF连接在5G和物联网设计中的关键作用正在吸引生态系统中的其他参与者,而且很明显,来自多个学科的公司如何比较笔记以补充其RF产品。

EDA工具制造商Cadence Design Systems与NI(NI)携手合作,简化汽车和无线应用的RF芯片和模块的设计和测试。NI已将其AXIEM 3D Planar EM软件直接嵌入到Cadence的Virtuoso RF解决方案中,以便开发人员简化RF设计。

AXIEM软件是解决与无源结构,传输线,大型平面天线和贴片阵列相关的RF问题的解算器技术。另一方面,Virtuoso RF解决方案允许工程师从Cadence的Virtuoso定制IC设计平台内设计,实施和分析整个RF模块和芯片。

早些时候,在2018年2月,NI与RF芯片制造商Qorvo合作,测试了第一款用于5G应用的商用RF前端模块(FEM)。Qorvo的QM19000前端模块将功率放大器和低噪声放大器集成在一个封装中,适用于工作在3.4 GHz频段的移动设备。

 

RF前端的演变,显示出天线数量的逐渐增加。图片由Qorvo提供。


用于LTE,LTE-A和IoT设计的5G前端模块使用基于NI矢量信号收发器(VST)的PXI系统进行了测试,据两家公司称,它提供了高效测试所需的宽带宽。 5G载波聚合通道。