5G时代，基站天线通道数量大幅增加，从现有的4G4、8通道增加到16、32、64通道和128通道。由于每个信道都需要一套完整的射频元件来接收和发送上下行信号，并由相应的滤波器对信号频率进行选择和处理，因此对滤波器的需求会大大增加。滤波器是未来几年RF前端器件中增长最快的器件。
由于5G设备的重量和体积将比4G更严格，滤波器必须小型化和集成化，体积更小更轻的陶瓷介质滤波器将取代传统的金属腔体滤波器成为主流。宏基站的介质滤波器市场预计在5G时期将达到4G时期的2.5倍，小型基站的建设也将增加陶瓷介质滤波器的市场，市场潜力巨大。各大过滤器厂商都在向陶瓷过滤器发展，加速陶瓷过滤器生产线的布局。
一个
什么是陶瓷介质滤波器？
射频设备是基站的核心设备之一，主要包括滤波器、双工器、塔式放大器、合路器等。
在通信系统中，滤波器对通信链路中的信号频率进行选择和控制，选择特定的频率信号通过，抑制不必要的频率信号，解决不同频段、不同形式的不同通信系统之间的信号干扰问题，有效保持收发频段之间的隔离度。过滤是提高通信质量有力保证。
该滤波器是一个双端口网络。信号从输入端口进入，经过滤波网络，然后从输出端口输出。其选择特性由系统要求决定。滤波器的性能往往直接影响整个通信系统的性能指标。
二
陶瓷介质滤波器的优势
作为射频的核心器件，滤波器的主要作用是让发射和接收信号中的特定频率成分通过，同时大大衰减其他频率成分。
在3G/4G时代，金属同轴腔体滤波器是市场的主流选择。
传统使用的滤波器通常由金属同轴腔实现。不同频率的电磁波在同轴腔体滤波器中振荡，使得达到滤波器谐振频率的电磁波被保留，而其他频率的电磁波在振荡中被耗散。在3G/4G时代，金属同轴腔凭借其低廉的成本和成熟的技术成为市场的主流选择。5G时代，陶瓷介质滤波器将成为市场主流选择。
陶瓷介质滤波器采用具有较高Q值(品质因数)的合成陶瓷介质材料。与传统的金属腔体滤波器不同，在陶瓷介质谐振滤波器中，电磁波主要在介质材料制成的谐振器中振荡，而不是在金属腔体中。
由于介质材料的相对介电常数高、Q值高、损耗低、温漂小，与传统金属腔体谐振器相比，陶瓷介质谐振滤波器具有高抑制、低插入损耗、温漂好的特点，功率容量和无源互调性能都有很大提高。
陶瓷介质谐振滤波器代表了高端射频器件的发展方向。凭借其优异的性能，必将在移动通信领域拥有广阔的应用空间。
三
5G通信的发展对滤波器的要求
5G Massive MIMO技术使得天线数量成倍增长，信道数量可能达到64甚至128。每根天线都需要配备相应的双工器，信号频率由相应的滤波器进行选择和处理，因此对滤波器的需求会大大增加。同时，5G通信将远程射频单元(RRU)和天线集成到有源天线单元(AAU)中。基站的高度集成和小型化发展要求更高的滤波器尺寸和加热性能。
5G大规模MIMO基站系统
5G通信对滤波器小型化、轻量化、低成本、高性能的需求显而易见。然而，目前在4G通信中使用的腔体滤波器体积大、重量重、发热大且价格昂贵，因此很难在高度集成的天线中广泛使用。因此，各个滤波器厂商都在积极研究能够满足5G应用的滤波器方案。
挥霍
5G基站中滤波器的发展趋势
目前5G基站滤波器有三种方案：小型金属腔体滤波器、塑料滤波器和陶瓷介质滤波器。
1.小型金属腔体滤波器
本发明通过升级金属加工工艺，在保持性能基本稳定的前提下，减小了滤波器的尺寸和重量，满足5G基站系统的要求。与其他滤波器相比，小型金属腔体滤波器性能稳定，技术成熟，可以快速商业化。在5G的低频段，小金属腔体滤波器还是有竞争力的，但是随着频率的提高，对滤波器的要求更高，工艺更难实现。所以未来小型金属腔体滤波器市场很小，主要用于补偿。
金属腔体滤波器
2.塑料滤色镜
目前还没有塑料过滤器的实际应用案例，但出于减轻重量和降低成本的目的，过滤器厂商开始考虑使用PPS等工程塑料制作过滤腔。与金属腔体滤波器相比，塑料腔体重量更轻，刚性更强，不易受外界温度影响，成本低。但由于腔体的轻微变形会影响波形，所以塑料滤波器需要开发和突破，目前只是一种替代方案。
3.陶瓷介质滤波器
陶瓷介质滤波器具有高介电常数、高Q值、低损耗、体积小、重量轻、成本低、抗温漂性能好等特点。与小型金属腔体滤波器相比，陶瓷介质滤波器的性能较低，这是由材料的性质决定的。目前很多滤波器厂商都在布局5G基站的陶瓷介质滤波器，但由于陶瓷技术尚未完全成熟，能够量产的企业有限。
陶瓷介质滤波器
五
陶瓷过滤器将成为主流。
塑料过滤器将来可能会用在低端产品中。小型金属腔体滤波器会在4G频段附近的5G低频段进行补偿，占据较小的市场。与小型金属腔体滤波器相比，陶瓷滤波器具有更高的Q值和更低的插入损耗。高介电常数使得滤波器尺寸更小，重量更轻。同时，陶瓷粉末原料价格较低，成本低于金属滤芯。因此，陶瓷过滤器将在未来占据5G过滤器的主要市场。
陶瓷过滤器的生产工艺
陶瓷滤波器由微波介质陶瓷粉末经压制、高温烧结、数控抛光、金属化、调试而成。使用的设备有喷雾造粒机、干压机、数控雕刻机、烧结炉、电镀设备、检测设备等。目前生产陶瓷过滤器的厂家有：灿勤、东山精密、武汉凡谷、大富科技、世嘉科技、风华高科、嘉利电子、春兴精工、顺络电子、思睿创。
(干燥的)土地
陶瓷过滤器产业链面临的挑战
典型的纯陶瓷介质滤波器的制作过程包括陶瓷粉末造粒、压制成型、保温烧结、银层印刷、带耦合窗的陶瓷谐振器、表面贴装、银层涂覆、烧结、调制、测试、封装等步骤。
相比腔体滤波器，5G主流使用的介质滤波器难度更大，其难点主要在于陶瓷粉体材料的配方、制备和大规模自动调试技术。
陶瓷粉体决定了介质滤波器的性能，粉体的配方和制备比较困难。介质过滤器的原始材料是陶瓷粉末，需要多种化工原料以科学的比例合成。陶瓷粉末决定了介质过滤器的最终性能。只有有了好的材料配方，才能在一定条件下获得高Q值介电陶瓷。除了配方，粉体材料的加工工艺也比较复杂。例如，使用碳酸钡作为原料的水热法包括溶解、钛酰化、干燥、hy
大规模调试技术是滤波器生产的重点，或将成为制约介质滤波器供应商产能的关键。无论哪种滤波器，调试一直是滤波器生产过程中的重点。与腔体滤波器相比，陶瓷介质滤波器的调试难度更大：
一方面，陶瓷介质滤波器的调试是陶瓷谐振器的调试，不同于腔体滤波器调试所需的调谐螺钉，陶瓷介质滤波器调试中的某些环节存在不可逆的操作。如果完全采用人工调试，很难保证一次调试成功，从而影响生产节奏。
另一方面，为了保证陶瓷介质滤波器的规模化生产能力，需要大规模调试，需要自动化调试设备。目前只有少数厂家拥有陶瓷介质滤波器的自动调试设备和技术。
最后，自动调试设备的核心算法目前还不完善，需要进一步研究。
因为陶瓷粉体的配方和制备难度大，会导致行业壁垒的上升；由于介质滤波器的大规模调试要求更高，会在一定程度上限制工业产能的过度释放。由此，行业竞争环境较4G时期有了明显改善，商业周期拉长。
同时，虽然原材料价格有所下降，但介质滤波器的单价相比腔体滤波器有明显下降。但在生产工艺难度更大、生产技术含量更高、竞争环境明显改善的预期下，介质滤波器厂商盈利能力有望改善。
审核编辑：李倩
标签：滤波器介质陶瓷