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5G滤波器成功入驻张家港5G某公司

2020-08-17
5G滤波器成功入驻张家港5G某公司
详细介绍:

滤波器作为射频单元的核心器件之一,其作用是去掉干扰杂波,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。

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更广地使用,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。

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成熟,能够量产的企业并不是很多。

 

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。

目前,四大基站终端中,华为和爱立信倾向于陶瓷介质滤波器,中兴和诺基亚目前仍以小型化金属腔体滤波器为主,未来将向陶瓷介质滤波器过渡,陶瓷滤波器的市场份额将不断提升。据研究机构预测,5G时代全球基站数将近850万台,按每个基站3面天线,每面天线64个滤波器估算,介质滤波器需求16亿只,陶瓷介质滤波器全球市场容量约566亿元。

 

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。

 

 

 

5G陶瓷滤波器关键设备:网络分析仪(Network Analyzer)

 

5G陶瓷滤波器的生产工序长,其中,滤波器调试过程复杂,提高调试的效率及良率是生产的难点所在。目前调试人工成本大,自动化调试水平或为产能提升关键。在这重要的生产环节中,网络分析仪不可或缺。

 

一、网络分析仪介绍

网络分析仪对于射频工程师而言并不陌生,它是一种功能强大、精密度非常高的仪器,尤其在测量无线射频(RF)元件和设备的线性特性方面非常有用。

 

矢量网络分析仪可分为四大部分:信号源、信号分离装置、接收机以及处理显示单元。入射波能量入射到被测元件上,能量被元件反射或传输,通过测量元件对频率扫描和功率扫描测试信号的幅度与相位的影响,来准确表征元件的特性。

 

网络分析仪的校准是件极为重要的工作,其原理是测量参数已知的标准校准件,得到误差项,将测试结果误差项成份去掉,得到正确测试结果。

校准的方法分为标量校准和矢量校准,不同校准方法在过程中去掉的误差数量不同,导致结果测试精度不同。此外,在实际测试过程中,测试工装和夹具也是一个值得考虑的因素,使得元件与测试系统进行良好的匹配,获得真实客观的测试结果。

陶瓷滤波器作为关键的射频器件,在研发和生产中,网络分析仪都不可或缺。网络分析仪对滤波器的多方面表征通常用扫频测量来实现,滤波器的主要特性包括插入损耗、驻波比、带宽、相位波动、带外抑制等。

 

二、网络分析仪生产厂商介绍

各种不同的网络分析仪能用于测量不同频率范围的射频和微波器件,5G陶瓷滤波器需要使用网络分析仪进行结果的调频测试。

是德科技是全球电子测量技术和市场的先锋,由安捷伦科技拆分出来的独立测量公司,致力于推动无线通信、模块化和软件解决方案的持续更新,专注于为客户提供卓越的测量体验。Ecal电子校准件因其方便性更广地使用,一般成本较高,现在是德科技已经可以提供成本和机械校准一样的Ecal。其网络分析仪被广泛应用于滤波器等射频元件的调频测试中。

 

三、陶瓷滤波器的生产企业:

江苏灿勤科技股份有限公司从2018年起,透过上海信果电子科技有限公司,选择网络分析仪生产厂商龙头是德科技生产的Keysight E5063A 大量投入生产中, 灿勤科技的技术加上是德科技稳定测试,使其目前一直稳占陶瓷滤波器的生产先锋。


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