0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

什么是陶瓷介质滤波器,陶瓷介质滤波器的优势

倩倩 来源:CERADIR先进陶瓷在线 作者:CERADIR先进陶瓷在线 2022-08-31 09:36 次阅读

进入5G时代,基站天线通道数量大幅成长,从现有4G的4、8通道逐步升级为16、32、64,及 128 通道。由于每一通道都需要一套完整的射频元件对上、下行信号进行接收与发送,并由相应的滤波器进行信号频率的选择与处理,因此滤波器的需求量将大幅增加。滤波器是未来几年是射频前端元件中成长最快的零组件。

由于5G设备的重量和体积相对于4G要求将更为严格,滤波器必须小型化、集成化,体积更小、更轻的陶瓷介质滤波器将取代传统的金属腔体滤波器成为主流。5G时期宏基站介质滤波器市场有望达到4G时期的2.5倍,小基站的建设也将加大陶瓷介质滤波器的市场,市场潜力巨大,滤波器主要厂家都在往陶瓷滤波器发展,并且加速布局陶瓷滤波器生产线。

什么是陶瓷介质滤波器

射频器件是基站的核心设备之一,射频器件主要包括滤波器、双工器、塔顶放大器、合路器等几大类。

而滤波器在通信系统中对通信链路中的信号频率进行选择和控制,选择特定频率信号通过,抑制不需要的频率信号,解决不同频段,不同形式的通信系统之间的信号干扰问题,并且有效保持接收和发射频带的隔离。滤波器是提高通信质量有力保障。

滤波器是一种两端口网络,信号从输入端口进入,经过滤波器网络作用,滤除杂波,然后信号从输出端口输出,它的选择特性是由系统要求决定。滤波器的性能优劣往往直接影响整个通信系统的性能指标。

陶瓷介质滤波器的优势

滤波器作为射频核心器件,其主要作用是使发送和接收信号中特定的频率成分通过,而极大地衰减其他频率成分。

在3G/4G时代,金属同轴腔体滤波器是市场主流选择。

传统应用的滤波器一般由金属同轴腔体实现,是通过不同频率的电磁波在同轴腔体滤波器中振荡,达到滤波器谐振频率的电磁波得以保留,其余频率的电磁波则在振荡中耗散掉的作用。在3G/4G时代,金属同轴腔体凭借着较低的成本,较成熟的工艺成为了市场的主流选择。在5G时代,陶瓷介质滤波器将成为市场的主流选择。

陶瓷介质滤波器采用了一种更高Q值(品质因数)的人工合成陶瓷介质材料,与传统的金属腔体滤波器不同,在陶瓷介质谐振滤波器中,电磁波主要在介质材料制成的谐振器中发生振荡,而不是金属空腔中。

由于介质材料的相对介电常数较高,其Q值较高,损耗小,同时温度漂移小,因此,相比传统金属腔谐振器,陶瓷介质谐振滤波器具有高抑制、插入损耗小、温度漂移特性好的特点,而且功率容量和无源互调性能都得到了很大的改善。

陶瓷介质谐振滤波器代表着高端射频器件的发展方向,凭借其优良的性能,势必会在移动通信领域中拥有广阔的应用空间。

7496226e-28ca-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

5G通信对滤波器的发展需求

5G大规模天线(Massive MIMO )技术使得天线的数量倍数增长,通道数可能达到64甚至128个,而每个天线都需要配备相应的双工器,并由相应的滤波器进行信号频率的选择和处理,因此对于滤波器的需求量将大量增加;同时,5G通信把远端射频单元(RRU)和天线集成为主动天线单元(AAU),基站的高度集成化和小型化发展对于滤波器的尺寸和发热性能有更高的要求。

74b3a604-28ca-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

5G Massive MIMO基站系统

5G通信对滤波器的小型化、轻量化、低成本、高性能的需求明显,但目前4G通信采用的腔体滤波器体积大,重量大,发热多,且价格较贵,难以在高集成化天线中广泛使用,因此各个滤波器生产企业都在积极研究能够满足5G应用的滤波器方案。

5G基站滤波器的发展趋势

目前,5G基站滤波器可有小型金属腔体滤波器、塑料滤波器和陶瓷介质滤波器3个方案。

1.小型金属腔体滤波器

小型金属腔体滤波器是通过提升金属加工工艺使得滤波器在性能保持基本稳定的前提下缩减滤波器的体积和重量,满足5G基站系统的要求。相比于其他滤波器,小型金属腔体滤波器性能稳定,工艺成熟,能快速商用。在5G低频段,小型金属腔体滤波器仍具竞争力,但随着频率的升高,对滤波器要求也越高,工艺更难实现,因此未来小型金属腔体滤波器市场较小,主要用于补偿。

74f684f6-28ca-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

金属腔体滤波器

2.塑料滤波器

目前来说,塑料滤波器还没有实际应用案例,但是出于减重降本的目的,滤波器厂商开始考虑采用工程塑料如PPS经过电镀制作滤波器腔体,相比于金属腔体滤波器,塑料腔体具有较轻的重量,较强的刚性性能,不易受到外界温度的影响,且成本低。但由于腔体轻微形变就会影响波形,因此塑料滤波器还需要发展突破,目前只是一个备选方案。

3.陶瓷介质滤波器

陶瓷介质滤波器具备高介电常数、高Q值、低损耗、体积小、重量轻、成本低、抗温漂性能好等特点。相比于小型金属腔体滤波器,陶瓷介质滤波器的性能较低,这是由材质的性质决定。目前很多滤波器厂商已纷纷布局5G基站用陶瓷介质滤波器,但由于陶瓷工艺技术尚未完全成熟,能够量产的企业有限。

750255c4-28ca-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg

陶瓷介质滤波器

陶瓷滤波器或将成为主流

塑料滤波器未来可能在低端产品上用,小型金属腔体滤波器将在5G低频段靠近4G频段上补偿使用,所占市场较小,而相比于小型金属腔体滤波器,陶瓷滤波器具有更高的Q值,插损更低,高介电常数使得滤波器的尺寸更小、重量更低,同时陶瓷粉体原料的价格低,成本较金属滤波器低。因此未来陶瓷滤波器将占据5G滤波器的主要市场。

751ee11c-28ca-11ed-ba43-dac502259ad0.png

陶瓷滤波器生产流程

陶瓷滤波器是由微波介质陶瓷粉末压制成型后进行高温烧结,经过CNC打磨处理、金属化和调试等工艺制造而成,所用到的设备有喷雾造粒机、干压机、数控精雕机、烧结炉、电镀设备、检测设备等;目前陶瓷滤波器的生产企业有:灿勤、东山精密、武汉凡谷、大富科技、世嘉科技、风华高科、佳利电子、春兴精工、顺络电子、思睿创等。

陶瓷滤波器产业链的挑战

一个典型的纯陶瓷介质滤波器的生产工艺包含陶瓷粉体造粒、压制成型、保温烧 结、印制银层、开设耦合窗口陶瓷谐振器、表面贴装、涂覆银层、再烧结、调制、 测试与包装等步骤。

与腔体滤波器相比,5G主流采用的介质滤波器技术难度更高,其难点主要在于陶瓷粉体材料的配方、制备与大规模自动化调试技术。

陶瓷粉体决定了介质滤波器的性能,粉体的配方与制备的难度较高。介质滤波器原 材料是陶瓷粉体,需要由多种化学原料按照科学的比例进行合成,陶瓷粉体决定了 介质滤波器的最终性能,只有拥有好的材料配方才能获得在一定使用条件下的高Q 值介质陶瓷。除了配方以外,粉体材料加工过程也具有复杂性,例如以碳酸钡为原 料的水热法包括溶解、钛酰化、干燥、水热、再次干燥等过程,酸碱控制不合理、 生成杂质等都将损害粉体质量。

大规模调试技术是滤波器生产的重点,或将成为制约介质滤波器供应商产能的关键。不论何种滤波器,调试向来是滤波器生产工艺中的重点。与腔体滤波器相比,陶瓷介质滤波器的调试更为困难:

一方面,陶瓷介质滤波器的调试是对陶瓷谐振体进行调试,与腔体滤波器调试 需调谐螺钉不同,陶瓷介质滤波器的调试中某些环节存在不可逆操作。若完全 采用手工调试,则很难保证一次调试成功,从而影响生产节奏。

另一方面,为了保证陶瓷介质滤波器的大规模产能,需要进行大规模调试,则 需要自动化调试设备,当前只有少部分厂家拥有陶瓷介质滤波器的自动化调试 设备与技术。

最后,自动化调试设备的核心算法目前并不完善,仍需进一步研究。

由于陶瓷粉体配方与制备难度大,将导致行业壁垒升高;由于介质滤波器大规 模调试的要求更高,将一定程度上限制行业产能的过度释放。进而导致行业竞 争环境与4G时期相比得到明显改善,景气周期拉长。

同时,虽然原材料价格下降,使得介质滤波器的单价与腔体滤波器相比明显下 降。但在生产工艺难度加大,生产技术含量更高,竞争环境明显改善等预期 下,介质滤波器厂商的盈利能力有望提高。

审核编辑 :李倩

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 滤波器
    +关注

    关注

    161

    文章

    7785

    浏览量

    177956
  • 自动化
    +关注

    关注

    29

    文章

    5557

    浏览量

    79229
  • 5G基站
    +关注

    关注

    13

    文章

    757

    浏览量

    38678

原文标题:陶瓷介质滤波器在当今5G基站中扮演什么角色?

文章出处:【微信号:深圳市赛姆烯金科技有限公司,微信公众号:深圳市赛姆烯金科技有限公司】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    双层滤波器优势与劣势

    双层滤波器优势 增强的信号分离能力 双层滤波器通过两个不同的滤波器通道处理信号,可以更有效地分离出感兴趣的信号和噪声。这种分离能力对于复杂信号环境中的信号检测和提取尤为重要。 改进的
    的头像 发表于 11-27 16:10 279次阅读

    LC滤波器和RC滤波器有哪些差异

    LC滤波器和RC滤波器是电子工程中常见的两种滤波器类型,它们在电路结构、工作原理、性能特点以及应用场合等方面存在显著的差异。
    的头像 发表于 09-27 15:26 1394次阅读

    无源滤波器和有源滤波器的区别

    无源滤波器和有源滤波器在多个方面存在显著差异。无源滤波器以其低成本和简单结构在大容量滤波场合具有广泛应用;而有源滤波器则以其卓越的
    的头像 发表于 09-26 16:23 821次阅读

    emi滤波器是什么滤波器

    EMI滤波器(Electromagnetic Interference Filter)是一种用于抑制电磁干扰(EMI)的滤波器。电磁干扰是指在电子设备中由于电磁波的传播而产生的干扰信号,这些干扰信号
    的头像 发表于 08-25 15:59 981次阅读

    陷波滤波器和低通滤波器的区别是什么

    陷波滤波器和低通滤波器是两种常见的滤波器,它们在信号处理领域有着广泛的应用。 定义 陷波滤波器(Notch Filter)是一种特殊类型的滤波器
    的头像 发表于 08-21 11:13 753次阅读

    陷波滤波器和带阻滤波器有什么联系,有什么区别

    频率的电子设备。根据其传输特性,滤波器可以分为多种类型,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。陷波
    的头像 发表于 08-21 11:12 740次阅读

    iir滤波器和fir滤波器优势和特点

    IIR滤波器和FIR滤波器是数字信号处理领域中两种非常重要的滤波器类型。它们各自具有独特的优势和特点,适用于不同的应用场景。本文将介绍IIR滤波器
    的头像 发表于 07-19 09:28 1340次阅读

    高通滤波器和低通滤波器判别方法

    高通滤波器和低通滤波器是信号处理领域中非常重要的两种滤波器。它们在各种应用中都有广泛的应用,如音频处理、图像处理、通信系统等。 一、滤波器的基本概念 1.1
    的头像 发表于 07-15 11:15 1173次阅读

    低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器的简单介绍

    在信号处理领域,滤波器是一种重要的电子元件或算法,用于从复杂信号中提取或抑制特定频率成分。其中,低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器是最常见的三种滤波
    的头像 发表于 07-09 18:04 1.5w次阅读
    低通<b class='flag-5'>滤波器</b>、高通<b class='flag-5'>滤波器</b>、带通<b class='flag-5'>滤波器</b>的简单介绍

    声表面波(SAW)滤波器和体声波(BAW)滤波器详细介绍

    滤波器根据实现方式的不同可以分为LC滤波器、腔体滤波器、声学滤波器介质滤波器等。不同
    的头像 发表于 07-03 13:56 1562次阅读
    声表面波(SAW)<b class='flag-5'>滤波器</b>和体声波(BAW)<b class='flag-5'>滤波器</b>详细介绍

    巴特沃斯滤波器是模拟滤波器

    巴特沃斯滤波器是一种模拟滤波器,也是一种在频域设计中常用的滤波器类型。
    的头像 发表于 05-22 15:39 752次阅读

    高通滤波器和低通滤波器的区别

    在电子信号处理的领域中,滤波器是一种至关重要的工具,它们能够按照特定的频率特性对信号进行筛选和处理。高通滤波器和低通滤波器是两种常见的滤波器类型,它们在频率选择和处理方式上有着显著的差
    的头像 发表于 05-21 15:51 4779次阅读

    什么是低通滤波器?低通滤波器有什么作用?

    在电子工程领域中,滤波器是一种用于信号处理的重要元件。而低通滤波器作为滤波器的一种类型,具有其独特的频率响应特性。本文维爱普电源滤波器小编将详细探讨低通
    的头像 发表于 04-08 16:30 3362次阅读
    什么是低通<b class='flag-5'>滤波器</b>?低通<b class='flag-5'>滤波器</b>有什么作用?

    高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器怎样测幅频特性?

    高通滤波器、低通滤波器、带通滤波器怎样测幅频特性? 高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器是常用的
    的头像 发表于 03-28 17:28 4896次阅读

    村田车规级LC复合滤波器

    EMI静噪滤波器(EMC降噪对策)概要: LC低通滤波器(EMIFIL) (3端子低ESL片状多层陶瓷电容器/LC复合型・用途特定型EMI滤波器
    的头像 发表于 03-26 19:47 469次阅读
    村田车规级LC复合<b class='flag-5'>滤波器</b>