滤波器是个啥?5G时代会有怎样表现?

滤波器由电容、电感和电阻组成,是可以使信号中特定的频率成分通过,从而极大地衰减其他频率成分的一种选频装置。它能够将有用的信号与噪声分离,提高信号的抗干扰性及信噪比,还能从复杂频率成分中分离出单一的频率分量并滤掉不感兴趣的频率成分,提高分析精度。

若按制造材料性质分类,滤波器被分为金属腔体滤波器和陶瓷介质滤波器。在产业链下,金属腔体滤波器包括上游五金材料,金属滤波器元器件、中游金属腔体滤波器、下游通信设备商三大环节。其中主要负责上中游的厂商有东山精密、春兴精工、世嘉科技、武汉凡谷、大富科技等,下游设备商有中兴、华为。同理,陶瓷介质滤波器包括上游微波陶瓷粉体和介质谐振器、中游介质滤波器、下游通信设备商。主要负责上中游的厂商为风华高科、东山精密、大富科技等等,下游设备商是华为、中兴。

比较两种滤波器,金属腔体滤波器由于其体积大,发热多,难以在高密集型天线中广泛使用,而介质滤波器可以发挥其体积小、低损耗、温度稳定等优势,能很快适用于高密集且技术要求高的天线领域。

在3G和4G 时代,金属腔体滤波器凭借着较低的成本和较成熟的工艺成为了市场的主流选择。然而在5G时代,随着基站通道数倍数增加和通信无线电波频率提升,传统天线方案无法达到5G的频谱效率,并且5G基站依赖Massive MIMO技术需要更多的天线支撑,小型化滤波器会成为刚需。介质滤波器将比金属同轴腔体滤波器有着更广阔的市场前景。目前,中兴和诺基亚以小型金属腔体滤波器为主,华为和爱立信则以陶瓷介质滤波器为主。

滤波器一直是射频信号处理的重要部件,它随着通信时代的更迭用量增加而不断增加。3G网络的通信频段有5个,4G LTE增加了52个波段,在5G时代,这个数字还会增加到60个以上。

在高频工作的电子设备中,射频滤波器包括了声表面滤波器(SAW)、体声波滤波器(BAW,)、MEMS滤波器、IPD等。目前SAW滤波器和BAW滤波器是手机应用的主流滤波器。

SAW滤波器被广泛应用在2G和3G接收机前端、双工器以及接收机滤波器。SAW滤波器具有低插入损耗、高抑制和宽带的特点,相比于传统腔体滤波器和陶瓷滤波器尺寸也非常小。SAW滤波器采用晶圆制作的方式,还具有量产低成本的优势。

BAW滤波器也叫做体声波滤波器,不同于SAW滤波器,BAW滤波器的声波传播方向是垂直的。BAW谐振器通过石英晶体作为衬底,在上层和下层覆盖金属贴片来激发声波,从顶部表面反弹到底部表面形成驻波声波。BAW滤波器具有低插入损耗,因此有助于弥补与单个智能手机中支持多频段带来的高损耗。

SAW滤波器在手机中的工作频率为600MHz到2GHz,而BAW滤波器工作频率在1.5GHz到6GHz。在低频时,SAW滤波器在2GHz以下性能优势明显,因其覆盖宽带、且体积小巧的特性可以满足低插入损耗和带外抑制要求。但是在在高频应用中,如5G制式下的sub-6GHz和毫米波波段,SAW滤波器很难满足其需求,它只能满足例如GSM、CDMA、3G 无线接收前端等要求并不苛刻的应用中。相比较下,BAW滤波器因自身特性可以处理比SAW滤波器更高的射频功率,可以说BAW是为5G量身而做的。

目前全球SAW和BAW滤波器市场均被国际巨头垄断。在SAW滤波器市场,前五大厂商(Murata、TDK、TAIYO YUDEN、Skyworks、Qorvo)占据了95%的全球市场;而在BAW滤波器市场中,仅Broadcom-Avago一家公司就占据了87%的全球市场份额。全球市场均被国外大厂垄断,国内SAW滤波器还在布局阶段,BAW滤波器还处于研发阶段。

国内现阶段在布局SAW滤波器的企业有麦捷科技、瑞宏科技、信维通信、华远微电、好达电子等,虽取得一定进展,但在大批量生产和出货能力方面仍存在很大追赶空间。

2019年5G商用化确立,其将推动终端射频器件滤波器的需求和价值提升。一方面,在高频电子设备中,手机滤波器作为手机射频前端器件中所占比重最大器件,在5G NSA过渡网络的构建下将驱动市场份额的增加;另一方面,基站滤波器作为射频系统的关键组成部分,在5G基站大规模建设下,也会迎来巨大的增量需求。

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冻梨小师08-01 08:57

滤波器

财宝君07-03 10:44

在3G和4G 时代,金属腔体滤波器凭借着较低的成本和较成熟的工艺成为了市场的主流选择。然而在5G时代,随着基站通道数倍数增加和通信无线电波频率提升,传统天线方案无法达到5G的频谱效率,这时候陶瓷介质滤波器就派上用场了。