5G基站陶瓷滤波器的发展,又是市场新机会

滤波器作为射频单元的核心器件之一,其作用是消除干扰杂波,让有用信号尽可能无衰减的通过,对无用信号尽可能的衰减。

一、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。

图  5G Massive MIMO基站系统  64T64R

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。

二、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。

图  金属腔体滤波器    来源于大富科技

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。

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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,能够量产的企业并不是很多。

图   陶瓷介质滤波器  来源于艾福电子

三、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。

图  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。艾邦也开设了陶瓷滤波器的资源微信群,欢迎扫描二维码加入。

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