随着移动设备功能越来越强大,支持的网络频段越来越多,射频前端模块成了移动设备中不可缺少的一部分。举例来说,一款较新的手机至少需要支持2G,3G,4G以及WiFi,GPS等网络制式,而每一个制式都需要自己的射频前端模块。射频前端模块一般包括天线开关,多路器,滤波器,功率放大器与低噪声放大器等等。这些器件目前仍无法用集成度最高的CMOS工艺制造,而必须使用特殊工艺以保证性能。
根据Mobile Expert LLC的研究报告,2016年在智能手机增长萎靡(9%)的情况下,射频前端模块的增长率仍达到了17%。而在射频前端模块中,未来发展最快的,也最关键的模块就是射频滤波器模块。
随着无线通讯应用的发展,人们对于数据传输速度的要求也越来越高。在2G时代,只有一小部分人会使用手机上网下载铃声或浏览wap版网页,需要的数据率大约在1KB/s。在3G时代,随着智能手机的普及,使用运营商网络上网收发邮件,使用各种app等使得网络流量剧增,需要的数据率大约是50KB/s。到了4G时代的今天,直播等应用更是将手机通讯的带宽需求推向了一个新的高度,需要的数据率达到了1MB/s。
与数据率上升相对应的是频谱资源的高利用率以及通讯协议的复杂化。这两个问题是相辅相成:由于频谱资源有限,为了满足人们对数据率的需求,必须充分利用频谱,因此一部手机必须能够覆盖很宽的频带范围,这样在人群拥挤的情况下不同人的设备才能够分配到足够的频谱带宽。同时,为了满足数据率的需求,从4G开始还使用了载波聚合技术,使得一台设备可以同时利用不同的载波频谱传输数据。
另一方面,为了在有限的带宽内支持足够的数据传输率,通信协议变得越来越复杂,因此对于射频系统的各种性能也提出了严格的需求。
在射频前端模块中,射频滤波器起着至关重要的作用。它可以将带外干扰和噪声滤除以以满足射频系统和通讯协议对于信噪比的需求。如前所述,随着通信协议越来越复杂,对于通讯协议对于频带内外的需求也越来越高,这也使得滤波器的设计越来愈有挑战性。另外,随着手机需要支持的频带数目不断上升,由于每一个频带有需要有自己的滤波器,因此一款手机中需要用到的滤波器数量也在不断上升。目前,一款4G手机中的需要用到的滤波器数量可达30余个。
随着射频滤波器变得越来越重要,各大射频前端厂商也在积极布局滤波器市场。各大行业研究结构也看好射频滤波器市场未来的发展。Technavio在研究报告中指出,射频滤波器市场2016-2020的年复合增长率可达15%,并且已经超越PA成为整个射频前端模块市场中最重要的组成部分。