5G通信時代對射頻前端元器件提出新要求

  ICC訊 通信基站

  基站濾波器幫助基站消除信號干擾，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確選頻，是移動通信的核心器件。根據(jù)材質(zhì)和工作原理的不同，基站濾波器主要分為金屬腔體濾波器和介質(zhì)濾波器。金屬腔體濾波器通常采用金屬切割制成，使不同頻率的電磁波在腔體中震蕩，保留達(dá)到濾波器諧振頻率的電磁波，起到頻率篩選的作用。介質(zhì)濾波器采用人工合成陶瓷介質(zhì)材料制成，電磁波通過在介質(zhì)材料制成的諧振器中發(fā)生震蕩來進(jìn)行篩選

  2G/3G/4G 通信時代，主要采用金屬腔體濾波器識別信號，但這種濾波器體積大、損耗高，已經(jīng)不能滿足 5G 通信系統(tǒng)的小型化和高頻化需求。陶瓷介質(zhì)濾波器具有體積小、溫度性能好、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，且能夠?qū)崿F(xiàn)無線頻段高抑制的系統(tǒng)兼容問題，因此逐漸成為 5G 基站射頻組件首選電子元件。隨著萬物互聯(lián)市場的逐漸興起，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展預(yù)計將進(jìn)一步擴(kuò)展微波介質(zhì)陶瓷元器件應(yīng)用范圍。

  微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于 300MH 至 300GHz 微波頻段電路中作為個質(zhì)材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料，可以過濾或分離不同微波頻率信號，是實(shí)現(xiàn)微波控制功能的基礎(chǔ)性關(guān)鍵材料。該類材料同時具備介質(zhì)陶瓷材料特點(diǎn)，因此微波個質(zhì)陶瓷通常在微波頻段內(nèi)具有較高的相對介電常數(shù)( 有利于小型化)、非常低的個質(zhì)損耗( 低損耗)和接近零的諧振頻率溫度系數(shù)(高穩(wěn)定性)。尤其是低個微波陶瓷材料具有介電常數(shù)低、自諧振頻率高的特點(diǎn)，適合微波/毫米波應(yīng)用，更適用于介質(zhì)諧振器、介質(zhì)濾波器、雙工器和多工器等 5G 通信基站射頻單元的關(guān)鍵組件。

  手機(jī)等移動終端

  目前，手機(jī)中使用的主流濾波器主要有聲表面波濾波器( SurfaceAcousticWave ，SAW )和體聲波濾波器 ( Bulk Acoustic WaveBAW )。

  在 5G sub-6G 頻段中，作為 2G 至4G 通信系統(tǒng)主力軍的聲表面波濾波器( SAW)，已經(jīng)不能滿足 5G 通信需要，將漸被可支持 2.5G 以上高頻段的體聲波濾波器( BAW)等高頻元器件取代。未來 5G 智能終端要求濾波器具有更小體積、更耐高溫、適用更寬的帶寬和具有更高的穩(wěn)定性LTCC 濾波器能夠較好滿足上述要求，隨著未來 5G 高頻通信的普及LTCC 濾波器將占據(jù)主導(dǎo)地位。

  5G 新增了毫米波頻段，在 5G 毫米波頻段中，現(xiàn)階段的聲學(xué)濾波器的性能不再適用于毫米波，支持更大帶寬和更高頻率的低溫共燒陶瓷( LowTemperatrueCo-firedCeramic，簡稱 LTCC)濾波器將會是未來應(yīng)用于毫米波頻段的選擇方案之一。主要原因系 5G 毫米波頻的頻率更高帶寬更大，導(dǎo)致聲學(xué)濾波器的一致性難度提升，并存在易發(fā)生溫漂問題未來 5G 智能終端要求濾波器具有更小體積、更耐高溫、適用更寬的帶寬和具有更高的穩(wěn)定性，LTCC 濾波器能夠較好滿足上述要求，隨著未來 5G高頻通信的普及，LTCC 濾波器將占據(jù)主導(dǎo)地位。