濾波器是什么？

濾波器是基站射頻核心器件，濾波器過濾的是電磁波信號，只允許需要的信號通過，主要目的是為了解決不同頻段、不同形式的無線通訊系統(tǒng)之間的干擾問題。目前，主要的三類濾波器分別是金屬同軸腔體濾波器、金屬腔體+陶瓷介質(zhì)諧振桿濾波器和陶瓷介質(zhì)波導(dǎo)濾波器，后兩者的原材料均涉及陶瓷介質(zhì)。3G/4G時(shí)代以金屬同軸腔體濾波器為主。

工藝流程

采用高溫?zé)�結(jié)工藝，流程為：射頻/結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—介質(zhì)粉末制造—噴霧造粒—壓制成型—燒結(jié)—研磨—金屬化—制電極—調(diào)試等環(huán)節(jié)，其中，核心制造工藝主要包括粉體配方、壓制成型及燒結(jié)、金屬化和調(diào)試四大環(huán)節(jié)。

技術(shù)創(chuàng)新

3G到4G濾波器形態(tài)變化不大，主流產(chǎn)品是金屬腔體濾波器。5G時(shí)代Massive MIMO技術(shù)和有源天線的應(yīng)用驅(qū)使濾波器小型化和輕量化，濾波器行業(yè)面臨技術(shù)升級，金屬腔體向陶瓷介質(zhì)濾波器演進(jìn)。華為在推進(jìn)純介質(zhì)波導(dǎo)濾波器的應(yīng)用上最為激進(jìn)，其他主設(shè)備商以半介質(zhì)或小型化金屬濾波器為主。

陶瓷介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)

陶瓷濾波器的生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn)在于一致性，陶瓷粉體材料的配方、生產(chǎn)的自動化以及調(diào)試的良率和效率都是濾波器生產(chǎn)的難點(diǎn)所在。

粉體制備：自有配方是企業(yè)競爭力之一。

陶瓷粉體配方是決定濾波器性能好壞的關(guān)鍵因素，只有擁有好的材料配方才能獲得相應(yīng)的高Q值介質(zhì)陶瓷，酸堿控制不合理、雜質(zhì)等因素都將損害粉體質(zhì)量。

干壓成型：粉末干壓成型設(shè)備的自主化和生產(chǎn)工藝是核心競爭力之一。

干壓流程是將造粒好的粉料放入模具中，最終使其重排變形而被壓實(shí)，形成具有一定強(qiáng)度和形狀的陶瓷素胚。影響因素主要包括：粉體性質(zhì)、粘結(jié)劑和潤滑劑的選擇、模具設(shè)計(jì)、壓制過程中的壓制力、加壓方式、加速速度與保壓時(shí)間等

燒結(jié)：燒結(jié)爐的自主化和生產(chǎn)工藝是核心競爭力之一。胚體在高溫作用下，最終形成堅(jiān)硬的具有某種顯微結(jié)構(gòu)的多晶燒結(jié)體。燒結(jié)工藝決定了陶瓷的晶粒大小和密度高低，進(jìn)而影響陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和極化，工藝的改進(jìn)能顯著影響產(chǎn)品性能。

陶瓷介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)工藝關(guān)鍵環(huán)節(jié)

陶瓷濾波器的生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn)在于一致性，陶瓷粉體材料的配方、生產(chǎn)的自動化以及調(diào)試的良率和效率都是濾波器生產(chǎn)的難點(diǎn)所在。

CNC加工：生產(chǎn)工藝成熟的廠商可以跳過CNC加工環(huán)節(jié)，大幅提高生產(chǎn)時(shí)間。CNC加工即采用CNC數(shù)控機(jī)床進(jìn)行磨削，精確陶瓷介質(zhì)機(jī)體的尺寸精度。

金屬化：采用化學(xué)電鍍、噴涂、濺射、絲網(wǎng)印刷等工藝在陶瓷介質(zhì)基體上覆銀層，經(jīng)過烘銀爐燒銀，可使用激光設(shè)備調(diào)節(jié)鍍銀層。

調(diào)試：傳統(tǒng)腔體濾波器通過調(diào)節(jié)諧振桿進(jìn)行調(diào)試，主要有回?fù)p參數(shù)、插損參數(shù)、帶外抑制參數(shù)等。

陶瓷濾波器的調(diào)試只能通過磨削，由于陶瓷打磨的不可逆性，產(chǎn)品的調(diào)試是影響產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

陶瓷介質(zhì)濾波器在5G應(yīng)用中存在多方面優(yōu)勢

陶瓷介質(zhì)濾波器在小型化、輕量化、低損耗、溫度穩(wěn)定性、性價(jià)比上存在優(yōu)勢

5G時(shí)期濾波器用量成倍增加，對器件尺寸、重量、發(fā)熱性能、價(jià)格提出更高要求。4G RRU重量在13-20kg之間，5GAAU重量在38-47kg之間，導(dǎo)致天面承重受到巨大挑戰(zhàn)。

陶瓷介質(zhì)的品質(zhì)因數(shù)Q值高，相對介電常數(shù)高，損耗小。根據(jù)電磁波的傳播特性，當(dāng)電磁波從高介電常數(shù)的介質(zhì)進(jìn)入低介電常數(shù)的介質(zhì)時(shí)，會在介質(zhì)分界面上發(fā)生發(fā)射和折射。當(dāng)入射角大于或等于臨界角時(shí)，電磁波會發(fā)生全反射。介質(zhì)的介電常數(shù)越高，臨界角越小，在介質(zhì)表面容易形成磁壁，電磁場能量集中在諧振腔內(nèi)，輻射損耗小。介質(zhì)本身的損耗決定諧振器的Q值，Q=1/tanδ（δ是損耗角），Q值越高，電磁震蕩更容易維持下去。

陶瓷介質(zhì)相對介電常數(shù)最高可達(dá)90以上，可大大縮小濾波器的體積和質(zhì)量，且不會降低濾波的性能。濾波器的尺寸與諧振頻率、材質(zhì)的相對介電常數(shù)有關(guān)，諧振頻率越高、相對介電常數(shù)越高，器件尺寸越小。介質(zhì)濾波器幾何尺寸為波導(dǎo)波長的一半。

陶瓷介質(zhì)材料比金屬材料輕且便宜。