基站滤波器概述

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发布时间：2019-10-25 17:29
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【概要描述】滤波器是基站射频核心器件，滤波器过滤的是电磁波信号，只允许需要的信号通过，主要目的是为了解决不同频段、不同形式的无线通讯系统之间的干扰问题。目前，主要有三类滤波器，分别是金属同轴腔体滤波器、金属腔体+陶瓷介质谐振杆滤波器和陶瓷介质波导滤波器，后两者的原材料均涉及陶瓷介质。

基站滤波器概述

【概要描述】滤波器是基站射频核心器件，滤波器过滤的是电磁波信号，只允许需要的信号通过，主要目的是为了解决不同频段、不同形式的无线通讯系统之间的干扰问题。目前，主要有三类滤波器，分别是金属同轴腔体滤波器、金属腔体+陶瓷介质谐振杆滤波器和陶瓷介质波导滤波器，后两者的原材料均涉及陶瓷介质。

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滤波器是什么？

　●　滤波器是基站射频核心器件，滤波器过滤的是电磁波信号，只允许需要的信号通过，主要目的是为了解决不同频段、不同形式的无线通讯系统之间的干扰问题。目前，主要有三类滤波器，分别是金属同轴腔体滤波器、金属腔体+陶瓷介质谐振杆滤波器和陶瓷介质波导滤波器，后两者的原材料均涉及陶瓷介质。3G/4G时代以金属同轴腔体滤波器为主。

　●　5G时代Massive MIMO技术和有源天线的应用驱使滤波器小型化和轻量化，滤波器行业面临技术升级，金属腔体向陶瓷介质滤波器演进。

陶瓷介质波导滤波器工艺流程

　●　采用高温烧结工艺，流程为：射频/结构设计—介质粉末制造—喷雾造粒—压制成型—烧结—研磨—金属化—制电极—调试等环节，其中，核心制造工艺主要包括粉体配方、压制成型及烧结、金属化和调试四大环节。

陶瓷介质波导滤波器的关键生产工艺过程

　　陶瓷滤波器的生产技术难点在于一致性，陶瓷粉体材料的配方、生产的自动化以及调试的良率和效率都是滤波器生产的难点所在

　　粉体制备：自有配方是企业竞争力之一。陶瓷粉体配方是决定滤波器性能好坏的关键因素，只有拥有好的材料配方才能获得相应的高Q值介质陶瓷，酸碱控制不合理、杂质等因素都将损害粉体质量。

　　干压成型：粉末干压成型设备的自主化和生产工艺是核心竞争力之一。干压流程是将造粒好的粉料放入模具中，最终使其重排变形而被压实，形成具有一定强度和形状的陶瓷素胚。影响因素主要包括：粉体性质、粘结剂和润滑剂的选择、模具设计、压制过程中的压制力、加压方式、加速速度与保压时间等。

　　烧结：烧结炉的自主化和生产工艺是核心竞争力之一。胚体在高温作用下，最终形成坚硬的具有某种显微结构的多晶烧结体。烧结工艺决定了陶瓷的晶粒大小和密度高低，进而影响陶瓷的机械强度和极化，工艺的改进能显著影响产品性能。

　　CNC加工：生产工艺成熟的厂商可以跳过CNC加工环节，大幅提高生产时间。CNC加工即采用CNC数控机床进行磨削，精确陶瓷介质机体的尺寸精度。

　　调试：传统腔体滤波器通过调节谐振杆进行调试，主要有回损参数、插损参数、带外抑制参数等。陶瓷滤波器的调试只能通过磨削，由于陶瓷打磨的不可逆性，产品的调试是影响产品良率和生产效率的关键环节。

　　金属化：采用化学电镀、喷涂、溅射、丝网印刷等工艺在陶瓷介质基体上覆银层，经过烘银炉烧银，可使用激光设备调节镀银层。

　　陶瓷介质滤波器在小型化、轻量化、低损耗、温度稳定性、性价比上存在优势

　●　5G时期滤波器用量成倍增加，对器件尺寸、重量、发热性能、价格提出更高要求。4GRRU重量在13-20kg之间，5GAAU重量在38-47kg之间，导致天面承重受到巨大挑战。

　●　陶瓷介质的品质因数Q值高，相对介电常数高，损耗小。根据电磁波的传播特性，当电磁波从高介电常数的介质进入低介电常数的介质时，会在介质分界面上发生发射和折射。当入射角大于或等于临界角时，电磁波会发生全反射。介质的介电常数越高，临界角越小，在介质表面容易形成磁壁，电磁场能量集中在谐振腔内，辐射损耗小。介质本身的损耗决定谐振器的Q值，Q=1/tanδ（δ是损耗角），Q值越高，电磁震荡更容易维持下去。

　●　陶瓷介质相对介电常数最高可达90以上，可大大缩小滤波器的体积和质量，且不会降低滤波的性能。滤波器的尺寸与谐振频率、材质的相对介电常数有关，谐振频率越高、相对介电常数越高，器件尺寸越小。介质滤波器几何尺为波导波长的一半。

　●　陶瓷介质材料比金属材料轻且便宜。

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