认知电子战及人工智能在领域的深入应用
1. GaN前端组件提高的功率和搜索能力
氮化镓(GaN)被认为是自硅以来影响大的半导体产品,该材料能够在比传统半导体材料高得多的电压下工作。高的电压意味着高的效率,因此基于GaN的RF功率放大器和衰减器具有低的功耗,且产生热量少。随着越来越多使用GaN的RF元件供应商为市场提供适用于生产的可靠产品,基于GaN的放大器日益普及。
该技术对于有源电子扫描阵列(AESA)系统的发展非常重要。AESA是有源的阵列,包含数百甚至数千个天线,每个天线都有其相位和增益控制。这些系统使用相控阵发射器和,以电子方式操纵波束而*物理移动天线。与其他传统相比,这些类型的系统因其高的目标功率、空间分辨率和鲁棒性而日益普及。例如,如果阵列中的某个元件发生故障,仍可以继续工作。GaN放大器在AESA中的应用日益增加,提供了好的性能,可在小的外形尺寸和低的冷却需求下实现相同的输出功率。
2. 高速数据转换器 为提供高的动态范围和宽的瞬时带宽
转换器技术每年都在不断进步。现在在同等分辨率下,来自主要半导体公司的模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)的采样率比五年前的转换器要快好几个数量级。这些高速ADC的分辨率提高也为提供了高的动态范围和宽的瞬时带宽。动态范围是决定大工作范围的关键要素;例如,它使五代战斗机能够识别远的目标。高瞬时带宽提供了诸多好处,包括通过脉冲压缩增加空间分辨率以及实现低截获概率(LPI)等技术。高带宽带来的另一个趋势是传感器融合。使用传感器融合技术,您可以对单个信号链进行多个功能操作。例如,通过将多个频段上不同类型的波形分离开,宽带传感器可以同时用作为通信系统和。
3. 不断发展的FPGA技术提升认知的感知能力
FPGA技术也在不断发展。现代FPGA包含多逻辑,提供高的每瓦计算能力,并支持高达150 Gb/s的高速数据流和IP模块。当今的高FPGA计算能力为五年前根本无法实现的技术打开了大门。
4. 高带宽数据总线 加速各传感器的数据融合
另一个关键趋势是在将高带宽传感器数据传输回集中处理器进行计算时,PCI Express Gen 3,40/100 GbE、光纤通道和Xilinx Aurora等高带宽数据总线的重要性日益凸显。例如,F-35的集成处理器来自多个ISR传感器的数据,以便对这些数据进行集中处理。这有助于提高飞行员的情境感知能力。这一趋势的是高速串行收发器技术(也称为多千兆位收发器或MGT)的发展。近年来,该技术发展迅速,目前的线路速率达到每通道32 Gbps; 56 Gbps PAM4即将问世。FPGA通常被认为是处理资源,但它们也包含一些复杂的MGT,这使它们成为传感器开发的理想终端。
射频前端作为手机通信的组件,直接影响着手机的信号收发。对早期5G智能手机而言,射频前端是推动5G手机价格上涨的主要原因之一,并且由着5G手机频段的增加,射频前端的复杂度也大大提高。尽管射频前端集成化是大势所趋,但由于低端手机的庞大出货量,低集成度模组之间互相搭配的解决方案在短期内仍然会继续存在。
多天线收发(MIMO)和载波聚合(CA)技术在5G时代继续延续,使得射频前端的复杂度大大上升。通过对三星Galaxy S10+ 5G(Sub 6G)和4G版的拆机对比,射频前端从4G版的31美金上升到46美金,价格上升幅度接近50%,射频前端BOM占比从4G版本的7%提高到了9%。对早期5G智能手机而言,射频前端是推动5G手机价格上涨的主要原因之一。
5G射频前端芯片集成度进一步提高,国频产业快速发展:射频前端从过去的分立器件、FEMiD,再到PAMiD,集成度逐渐提高,主要原因是受到基带芯片发展的推动。目前射频前端市场主要由Skyworks、Broadcom、Qorvo、MurataIDM厂商垄断。我们认为,高集成度、一体化是射频前端产品的竞争力,拥有全线技术工艺能力的供应商会占据大部分市场。尽管射频前端集成化是大势所趋,但由于低端手机的庞大出货量,低集成度模组之间互相搭配的解决方案在短期内仍然会继续存在。
2019年国内运营商5G资本投入预算为400亿元,越年初预计的300亿元。5G投入提速利好整个智能手机产业链。高通、海思和三星的基带芯片均已出货。2019Q3随着各5G手机的上市,市场有望迎来新一轮换机潮。我们预计2020年5G手机出货量有望过2亿部,其中预计苹果7000万台、华为、三星各5000万台,小米、OV等合计3000万台。
投资建议:5G时代射频前端变革大,受益首当其冲。从**范围来看,我们认为4G时代的四成员Skyworks、Qorvo、Murata和Avago(Broadcom)先受益,有望继续保持**。同时重点关注切入射频前端的基带芯片厂商:高通、海思(未上市)、MTK、紫光展锐(未上市)。国内来看,推荐射频开关、LNA**卓胜微,手机天线供应商信维通信、硕贝德、立讯精密;以及滤波器、电感**麦捷科技。
就在工信部发放5G拍照周,ADI宣布推出一款面向毫米波 (mmWave) 5G 基础设施的新型解决方案,该解决方案整合了 ADI 的波束成形 IC、上/下变频 (UDC) 和其它混合信号电路,宣称拥有目前高的集成度,以降低下一代蜂窝网络基础设施的设计要求和复杂性。
这款新型毫米波 5G 芯片组包括16通道ADMV4821双/单化波束成形IC,和16 通道单化波束成形芯片ADMV4801,以及毫米波 UDC的ADMV1017。这组24至 30 GHz 波束成形+ UDC解决方案构成了一个符合 3GPP 5G NR 标准的毫米波前端,支持 n261、n257 和 n258 频段。高通道密度,加上支持单化和双化部署的能力,大地增强了针对多种 5G 用例的系统灵活性和可重构性,而同类佳的等效全向辐射功率 (EIRP) 则扩展了无线电覆盖范围和密度。
兼顾5G和小尺寸,微波上变频器和下变频器集成度很重要
而稍早前,ADI在今年2月宣布推出高集成度微波上变频器和下变频器ADMV1013 和 ADMV1014,在24 GHz至44 GHz的宽频率范围内工作,使得在构建的单一平台上可以支持所有5G毫米波频带(包括28 GHz和39 GHz),从而简化设计并降低成本。
此外,该芯片组能够提供平坦的1 GHz RF瞬时带宽,支持所有宽带服务以及其他宽带宽收发器应用。每个上变频器和下变频器均高度集成,包括I(同相)和Q(正交相)混频器,片内可编程正交移相器可配置为直接变频至/自基带(工作频率范围:DC至6 GHz)或变频至IF(工作频率范围:800 MHz至6 GHz)。
片内还集成了电压可变衰减器、发射PA驱动器(上变频器中)和接收LNA(下变频器中)、集成4倍倍频器的LO缓冲器和可编程跟踪滤波器。大多数可编程功能通过SPI串行接口控制。通过此端口,这些芯片还为每个上变频器和下变频器提供特功能以纠正各自的正交相位不平衡,因此可以提高通常难以抑制的边带发射性能,从32 dBc典型值改善10 dB或以上。这样,可提供无可匹敌的微波无线电性能。这些特性组合提供**的灵活性和易用性,同时将外部元件减至少,支持实现小型蜂窝等小尺寸系统。
作为**的基于微波射频MMIC/RFIC方案设计和制造商,ADI收购前Hittite已经在中国有大量的拥趸,主要为射频和微波应用制造从DC到110GHz的单片微波集成电路芯片和模块。特别是微波MMIC开关,微波MMIC衰减器和MMIC混频器产品,是在**范围内有着强的竞争力和很高的市场占有率,被广泛应用于蜂窝移动通信设备、宽带无线产品、CATV/LNB和测试仪表。收购后的ADI成为业界针对通信、测试与测量仪器仪表、工业以及航空航天和*市场应用提供完整信号链解决方案的公司,其射频、微波和毫米波产品组合具有DC至100GHz的频率范围,提供涵盖整个信号链的各功能器件。
在ADI众多收购中,与Linear的合并越Hittite的业界年度重磅大事件。作为占据半导体链前端的模拟技术的两家企业,他们的合并改写了**模拟行业的版图,产品广泛涉及数据转换器、电源管理、放大器、接口、RF和微波产品等,除了Linear的强大电源技术让ADI一跃成为**电源半导体方案提供商,其业界口碑不错的RF和微波产品在并购Hittie之后获得重磅加持,成为业界位的射频微波技术提供商。
5G微波波束成型,系统灵活性和可重构性一个都不能少。
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