5G時代，陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為新主流

來源：鑫臺銘時間：2020-06-12 11:40瀏覽次數(shù)：- | 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，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 時期金屬腔體濾波器廠家眾多，并已實現(xiàn)全面國產(chǎn)化。

1、3G/4G時代，金屬同軸腔體濾波器是市場主流選擇

傳統(tǒng)應(yīng)用的濾波器一般由金屬同軸腔體實現(xiàn)，是通過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時代，金屬同軸腔體憑借著較低的成本，較成熟的工藝成為了市場的主流選擇。

應(yīng)對無線環(huán)境干擾愈加復(fù)雜的情況，陶瓷介質(zhì)諧振濾波器迅速發(fā)展。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，商用的無線頻段變的非常密集，導(dǎo)致了普通金屬腔體濾波器不能實現(xiàn)高抑制的系統(tǒng)兼容問題，而采用陶瓷介質(zhì)材料來制作腔體濾波器可以解決上述問題。

陶瓷介質(zhì)諧振濾波器采用了一種更高Q值（品質(zhì)因數(shù)）的人工合成陶瓷介質(zhì)材料，與傳統(tǒng)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(shù)較高，其Q值較高，損耗小，同時溫度漂移小，因此，相比傳統(tǒng)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，而且功率容量和無源互調(diào)性能都得到了很大的改善。

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

2、5G時代，陶瓷介質(zhì)濾波器有望成為主流

5G時代，受限于Massive MIMO（大規(guī)模天線技術(shù)）對大規(guī)模天線集成化的要求，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，上述兩種濾波器無法取得很高的Q值，導(dǎo)致各項性能指標都受到了限制。

因此，為了滿足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(nèi)部，沒有金屬腔體，因此體積較上述兩種濾波器都會更小。與陶瓷介質(zhì)諧振濾波器的優(yōu)點類似，陶瓷介質(zhì)濾波器也具有Q值高、選頻特性好、工作頻率穩(wěn)定性好、插入損耗小等優(yōu)點。

與傳統(tǒng)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，并且一旦實現(xiàn)量產(chǎn)其成本也會更低。基于上述優(yōu)點，陶瓷介質(zhì)濾波器有望在5G時期中低頻段繼續(xù)成為主流選擇。

3、上下游格局穩(wěn)定，過渡期業(yè)績承壓較大

從產(chǎn)業(yè)鏈來看，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(nèi)的關(guān)鍵原材料，下游是基站設(shè)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(shù)（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)點是體積小、便于實現(xiàn)電路小型化、溫度穩(wěn)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(shù)、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(fù)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(nèi)廠商已經(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商自主生產(chǎn)，根據(jù)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是通信主設(shè)備商。目前，全球通信設(shè)備商呈現(xiàn)四足鼎立的格局，華為、愛立信、諾基亞和中興市場份額分別為35%、29%、27%和9%（數(shù)據(jù)來源于OFweek光通訊網(wǎng)），因此對于業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)單一的濾波器廠商來說，客戶集中度較高。

4、5G時代濾波器市場空間有望倍增

總體而言，5G時代濾波器市場的催化因素有四方面：

（1）單基站用量：大規(guī)模天線Massive MIMO商用，導(dǎo)致射頻通道數(shù)增加，進而帶動濾波器需求量提升。4GTDD普遍是8T8R天線，8個通道；4GFDD普遍是2T2R，4個通道。目前來看，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，也就是64個通道。按照一個通道一個濾波器計算，5G單基站濾波器用量將是4GFDD制式的16倍，TDD制式的8倍。

（2）單通道價格：濾波器需要滿足小型化的設(shè)計要求尺寸變得更小，兼顧到設(shè)計復(fù)雜度的增加，預(yù)計單通道濾波器價格較4G下降2/3左右。

（3）技術(shù)方案：受限于Massive MIMO對大規(guī)模天線集成化的要求，濾波器必須更加小型化和集成化。同時5G時代通信頻段更高，處理的連續(xù)帶寬更寬，濾波器設(shè)計復(fù)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)鏈以及性價比優(yōu)勢有望成為發(fā)展主流。

（4）基站總量：5G時代為實現(xiàn)系統(tǒng)容量提升，同時滿足增強型移動寬帶等應(yīng)用場景，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5G基站總量有可能達到4G基站數(shù)量的1.5倍。

綜合考慮用量的規(guī)模提升和價格的適當下降，粗略計算，5G基站單扇區(qū)的濾波器價值量可以達到4G的3.6倍，為3200元。進一步考慮到5G基站總量或?qū)⑦_到4G的1.5倍，國內(nèi)為600萬個，全球為840萬個，則5G陶瓷介質(zhì)濾波器國內(nèi)和全球市場空間將分別達到776億元和906億元。---鑫臺銘供。

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本文標簽：5G陶瓷介質(zhì)濾波器 陶瓷濾波器

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