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「科普」:射頻收發(fā)機發(fā)展史

來源:千龍網(wǎng)   作者:寧夏   時間:2025-03-16 02:05:07

什么是科普射頻收發(fā)機呢,其英文是射頻收RF Transceiver,Transceiver一詞是展史Transmitter(發(fā)射機)與Receiver(接收機)的合成詞,由此看出,射頻收發(fā)機是科普一種集成了射頻收發(fā)功能的設(shè)備,用于在無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)信號的射頻收接收和發(fā)送。下圖為射頻收發(fā)機的展史系統(tǒng)構(gòu)成,包括射頻前端、科普射頻收發(fā)和數(shù)字基帶處理。射頻收

其接收鏈路是展史將天線接收到的射頻信號經(jīng)過濾波、放大、科普下變頻至中頻或零中頻,射頻收然后通過ADC采樣實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換,展史再將數(shù)字信號送基帶處理;其發(fā)射鏈路和接收相反,科普先將數(shù)字基帶信號通過DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換至中頻或零中頻,射頻收然后經(jīng)過上變頻、展史放大、濾波,再通過天線將射頻信號以無線電波方式發(fā)射出去。射頻收發(fā)機是無線通信中的基礎(chǔ)模塊,是手機、衛(wèi)星通信、雷達等無線通信設(shè)備中必要的構(gòu)成部件。在所有的無線通信設(shè)備中,都有射頻收發(fā)機的身影。

射頻收發(fā)機通信技術(shù)的起源可以追溯到19世紀末,意大利科學(xué)家伽利爾摩·馬可尼(Guglielmo Marconi)是無線通信技術(shù)的先驅(qū)之一。1895年,他成功實現(xiàn)了無線電波的傳輸,并在隨后的幾年中不斷改進技術(shù),最終于1901年,馬可尼成功完成了第一次跨大西洋的無線電信號傳輸,開啟了無線通信技術(shù)的新篇章。馬可尼以其在無線電報技術(shù)上的貢獻獲得了1909年的諾貝爾物理學(xué)獎。

圖一:伽利爾摩·馬可尼

無線電報技術(shù)在1912年4月15日泰坦尼克號沉沒事件中發(fā)揮了關(guān)鍵作用,幫助促成了部分乘客和船員的生還,并協(xié)助了救援工作的展開。這次事件讓公眾看到了無線電報技術(shù)的價值,推動了相關(guān)通信技術(shù)的發(fā)展和完善。

隨著電子管的發(fā)明和晶體管的誕生,射頻收發(fā)機的設(shè)計和應(yīng)用得到了極大的拓展。1918年左右,埃德溫·霍華德·阿姆斯特朗(Edwin Howard Armstrong)發(fā)明了超外差接收機架構(gòu)(Super-Heterodyne),成為后來射頻收發(fā)機設(shè)計的重要基石。

圖二:阿姆斯特朗發(fā)明的早期可攜帶式收音機

     二戰(zhàn)期間,射頻收發(fā)機技術(shù)取得了重大突破,尤其是在無線通信和雷達技術(shù)方面。盟軍和軸心國都廣泛使用了雷達技術(shù)來探測敵方飛機和艦船。此外,無線通信在戰(zhàn)場上的應(yīng)用變得至關(guān)重要,從基本的步兵通信到高級的戰(zhàn)術(shù)協(xié)調(diào),射頻收發(fā)機都是不可或缺的部分。二戰(zhàn)后,許多軍用射頻技術(shù)轉(zhuǎn)向民用市場,推動了無線電技術(shù)的發(fā)展。例如,戰(zhàn)后收音機的快速普及,很大程度上得益于戰(zhàn)時射頻技術(shù)的成熟。

進入20世紀后半葉,隨著半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路的發(fā)展,射頻收發(fā)機開始實現(xiàn)小型化、集成化。1973年4月3日,馬丁·庫帕(Martin Lawrence Cooper)打通的第一個商用無線電話標(biāo)志著真正意義上現(xiàn)代移動通信的開始。公眾對手機(當(dāng)時叫做無線電話)的移動性和便攜性的需求推動了射頻收發(fā)機技術(shù)的進一步創(chuàng)新。

圖三:庫帕和早期的移動電話

GSM、CDMA、LTE和5G等移動通信標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn),推動了射頻收發(fā)機技術(shù)的進步。同時,NB-IOT、LoRa等低功耗廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)以及WiFi、藍牙、星閃、Zigbee等短距離無線通信技術(shù)的出現(xiàn),也大大豐富了射頻收發(fā)機的應(yīng)用范圍。在這些標(biāo)準(zhǔn)制式的終端應(yīng)用中,射頻收發(fā)機往往和基帶芯片一起出現(xiàn),包括電源管理芯片,他們要么以行業(yè)內(nèi)通稱的“套片”形式出現(xiàn),要么被集成到一顆芯片上。我們耳熟能詳?shù)母咄ā⒙?lián)發(fā)科、海思、展銳等平臺公司通常都有自帶的射頻收發(fā)機芯片,但這些芯片都是平臺公司自己使用,不會單獨出售。但在基站領(lǐng)域,以及一些非標(biāo)準(zhǔn)制式的應(yīng)用領(lǐng)域,往往需要用到單獨的射頻收發(fā)機。

在獨立的射頻收發(fā)機領(lǐng)域,ADI和TI幾乎占據(jù)了基站市場90%以上的份額,ADI公司在2013年左右推出的AD936X系列零中頻架構(gòu)SDR芯片成為經(jīng)典之作,歷經(jīng)11年,依然生命力旺盛。直到最近才開始受到國內(nèi)射頻收發(fā)機廠商如:北京奕斯偉的ECR866X系列,杭州地芯科技的GC080X系列的挑戰(zhàn)。

國外做射頻收發(fā)機的除了ADI、TI之外,還包括美國的MaxLinear,英國的Lime Microsystem,瑞士的ACP,荷蘭的NXP,目前國內(nèi)能夠看到的主要有ADI、TI、MaxLinear、ACP(主要是搭載宸芯基帶芯片)這幾家產(chǎn)品。

可以說在2018年之前,國內(nèi)看不到高集成度的射頻收發(fā)機芯片。杭州城芯科技推出的CX9261是第一款國產(chǎn)的高集成度射頻收發(fā)機芯片,其主要供給軍工市場,沒有在民用公開市場看到規(guī)?;瘧?yīng)用。在2018年之后,國內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)了一些做射頻收發(fā)機芯片的公司,除前面提到過的北京奕斯偉(原廣州全盛威被奕斯偉收購)、杭州地芯科技,還包括北京力通,南京齊芯(原Aviacomm),以及上海韜潤等國產(chǎn)廠商。目前國內(nèi)市場上可以看到在批量出貨的主要是北京奕斯偉、杭州地芯科技、杭州城芯科技的產(chǎn)品。因為目前還是國外廠商幾乎壟斷市場的局面,國內(nèi)廠商做為新進者,如能發(fā)揮國內(nèi)市場優(yōu)勢,快速響應(yīng)和快速產(chǎn)品迭代,未來發(fā)展還是非??善诘?。

下圖為地芯科技風(fēng)行系列射頻收發(fā)機Transceiver型號列表,其核心優(yōu)勢為全國產(chǎn)、超低功耗(<800mW @2T2R TDD NR100MHz)、超寬頻、超寬帶和高性能。

射頻收發(fā)機作為現(xiàn)代通信技術(shù)的核心,其發(fā)展經(jīng)歷了從最初的簡單無線電報到現(xiàn)代復(fù)雜的數(shù)字通信系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。隨著移動通信和互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,射頻收發(fā)機在設(shè)計和功能上都發(fā)生了巨大變化。相信隨著需要和技術(shù)的演進,射頻收發(fā)機會繼續(xù)朝著更低功耗,更優(yōu)性能,更低成本,更小尺寸的方向持續(xù)迭代。

參考文獻:

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[10]. http://cxsemi.cn/product/detail?id=94

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