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5G時(shí)代，陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為新主流

來(lái)源：鑫臺銘時(shí)間：2020-06-12 11:40瀏覽次數：- | 分享加入收藏

射頻器件主要包括濾波器、雙工器、合路器和塔頂放大器等。其中，濾波器是射頻核心器件，其主要作用是使發(fā)送和接收信號中特定的頻率成分通過(guò)，而極大地衰減其他頻率成分。目前，我國基站濾波器產(chǎn)業(yè)成熟，3/4G 時(shí)期金屬腔體濾波器廠(chǎng)家眾多，并已實(shí)現全面國產(chǎn)化。

1、3G/4G時(shí)代，金屬同軸腔體濾波器是市場(chǎng)主流選擇

傳統應用的濾波器一般由金屬同軸腔體實(shí)現，是通過(guò)不同頻率的電磁波在同軸腔體濾波器中振蕩，達到濾波器諧振頻率的電磁波得以保留，其余頻率的電磁波則在振蕩中耗散掉的作用。在3G/4G時(shí)代，金屬同軸腔體憑借著(zhù)較低的成本，較成熟的工藝成為了市場(chǎng)的主流選擇。

應對無(wú)線(xiàn)環(huán)境干擾愈加復雜的情況，陶瓷介質(zhì)諧振濾波器迅速發(fā)展。隨著(zhù)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，商用的無(wú)線(xiàn)頻段變的非常密集，導致了普通金屬腔體濾波器不能實(shí)現高抑制的系統兼容問(wèn)題，而采用陶瓷介質(zhì)材料來(lái)制作腔體濾波器可以解決上述問(wèn)題。

陶瓷介質(zhì)諧振濾波器采用了一種更高Q值（品質(zhì)因數）的人工合成陶瓷介質(zhì)材料，與傳統的金屬腔體濾波器不同，在陶瓷介質(zhì)諧振濾波器中，電磁波主要在介質(zhì)材料制成的諧振器中發(fā)生振蕩，而不是金屬空腔中。

由于介質(zhì)材料的相對介電常數較高，其Q值較高，損耗小，同時(shí)溫度漂移小，因此，相比傳統金屬腔諧振器，陶瓷介質(zhì)諧振濾波器具有高抑制、插入損耗小、溫度漂移特性好的特點(diǎn)，而且功率容量和無(wú)源互調性能都得到了很大的改善。

陶瓷介質(zhì)諧振濾波器代表著(zhù)高端射頻器件的發(fā)展方向，憑借其優(yōu)良的性能，勢必會(huì )在移動(dòng)通信領(lǐng)域中擁有廣闊的應用空間。

2、5G時(shí)代，陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為主流

5G時(shí)代，受限于Massive MIMO（大規模天線(xiàn)技術(shù)）對大規模天線(xiàn)集成化的要求，濾波器需更加小型化和集成化，在限定腔體尺寸的情況下，由于自身材料的損耗，上述兩種濾波器無(wú)法取得很高的Q值，導致各項性能指標都受到了限制。

因此，為了滿(mǎn)足5G基站濾波器對小型化的要求，更易小型化的陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為主流解決方案。

陶瓷介質(zhì)濾波器中的電磁波諧振發(fā)生在介質(zhì)材料內部，沒(méi)有金屬腔體，因此體積較上述兩種濾波器都會(huì )更小。與陶瓷介質(zhì)諧振濾波器的優(yōu)點(diǎn)類(lèi)似，陶瓷介質(zhì)濾波器也具有Q值高、選頻特性好、工作頻率穩定性好、插入損耗小等優(yōu)點(diǎn)。

與傳統腔體濾波器相比，介質(zhì)濾波器在產(chǎn)品性能上更加優(yōu)異，尺寸更小，功耗也更低，并且一旦實(shí)現量產(chǎn)其成本也會(huì )更低?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，陶瓷介質(zhì)濾波器有望在5G時(shí)期中低頻段繼續成為主流選擇。

3、上下游格局穩定，過(guò)渡期業(yè)績(jì)承壓較大

從產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，陶瓷介質(zhì)濾波器的上游是包括陶瓷粉體和介質(zhì)諧振器在內的關(guān)鍵原材料，下游是基站設備。

陶瓷介質(zhì)濾波器的上游原材料主要是陶瓷粉體和介質(zhì)諧振器。陶瓷粉體對濾波器性能具有重要影響，高介電常數（εr）和低介質(zhì)損耗（Q×F值）是核心性能指標。介質(zhì)諧振器由陶瓷粉體材料制作而成，其優(yōu)點(diǎn)是體積小、便于實(shí)現電路小型化、溫度穩定性高，以及使用上不受頻率限制（包括毫米波頻段）。高介電常數、低介質(zhì)損耗和高Q值是核心性能指標。

陶瓷粉體不是自然界天然存在的，需要通過(guò)多種材料按照一定的比例鑄壓而人工合成，制作工藝較為復雜。2000年之前，其核心生產(chǎn)技術(shù)掌握在日本和美國公司手中。目前，國內廠(chǎng)商已經(jīng)掌握陶瓷粉體的生產(chǎn)工藝，以風(fēng)華高科旗下子公司國華新材料為代表。介質(zhì)諧振器一般均由濾波器廠(chǎng)商自主生產(chǎn)，根據公司官網(wǎng)信息，目前國華新材料和燦勤科技等均已掌握相關(guān)制造工藝。

濾波器下游直接客戶(hù)是通信主設備商。目前，全球通信設備商呈現四足鼎立的格局，華為、愛(ài)立信、諾基亞和中興市場(chǎng)份額分別為35%、29%、27%和9%（數據來(lái)源于OFweek光通訊網(wǎng)），因此對于業(yè)務(wù)結構單一的濾波器廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，客戶(hù)集中度較高。

4、5G時(shí)代濾波器市場(chǎng)空間有望倍增

總體而言，5G時(shí)代濾波器市場(chǎng)的催化因素有四方面：

（1）單基站用量：大規模天線(xiàn)Massive MIMO商用，導致射頻通道數增加，進(jìn)而帶動(dòng)濾波器需求量提升。4GTDD普遍是8T8R天線(xiàn)，8個(gè)通道；4GFDD普遍是2T2R，4個(gè)通道。目前來(lái)看，我國5G主流頻段將集中在3-5GHz的中頻段，將采用TDD制式，大概率采用64T64R天線(xiàn)，也就是64個(gè)通道。按照一個(gè)通道一個(gè)濾波器計算，5G單基站濾波器用量將是4GFDD制式的16倍，TDD制式的8倍。

（2）單通道價(jià)格：濾波器需要滿(mǎn)足小型化的設計要求尺寸變得更小，兼顧到設計復雜度的增加，預計單通道濾波器價(jià)格較4G下降2/3左右。

（3）技術(shù)方案：受限于Massive MIMO對大規模天線(xiàn)集成化的要求，濾波器必須更加小型化和集成化。同時(shí)5G時(shí)代通信頻段更高，處理的連續帶寬更寬，濾波器設計復雜度大幅提升。尺寸小、Q值高的陶瓷介質(zhì)濾波器，憑借成熟的產(chǎn)業(yè)鏈以及性?xún)r(jià)比優(yōu)勢有望成為發(fā)展主流。

（4）基站總量：5G時(shí)代為實(shí)現系統容量提升，同時(shí)滿(mǎn)足增強型移動(dòng)寬帶等應用場(chǎng)景，將使用更高頻通信（3GHz以上）。由于頻段越高，基站覆蓋范圍越小，未來(lái)5G基站總量有可能達到4G基站數量的1.5倍。

綜合考慮用量的規模提升和價(jià)格的適當下降，粗略計算，5G基站單扇區的濾波器價(jià)值量可以達到4G的3.6倍，為3200元。進(jìn)一步考慮到5G基站總量或將達到4G的1.5倍，國內為600萬(wàn)個(gè)，全球為840萬(wàn)個(gè)，則5G陶瓷介質(zhì)濾波器國內和全球市場(chǎng)空間將分別達到776億元和906億元。---鑫臺銘供。

5G時(shí)代，陶瓷濾波器為何如此火熱？5G陶瓷介質(zhì)濾波器干壓成型介紹

本文標簽：5G陶瓷介質(zhì)濾波器 陶瓷濾波器

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