進入5G時代，基站天線通道數(shù)量大幅成長，從現(xiàn)有4G的4、8通道逐步升級為16、32、64，及 128 通道。由于每一通道都需要一套完整的射頻元件對上、下行信號進行接收與發(fā)送，并由相應的濾波器進行信號頻率的選擇與處理，因此濾波器的需求量將大幅增加。濾波器是未來幾年是射頻前端元件中成長最快的零組件。

由于5G設備的重量和體積相對于4G要求將更為嚴格，濾波器必須小型化、集成化，體積更小、更輕的陶瓷介質(zhì)濾波器將取代傳統(tǒng)的金屬腔體濾波器成為主流。5G時期宏基站介質(zhì)濾波器市場有望達到4G時期的2.5倍，小基站的建設也將加大陶瓷介質(zhì)濾波器的市場，市場潛力巨大，濾波器主要廠家都在往陶瓷濾波器發(fā)展，并且加速布局陶瓷濾波器生產(chǎn)線。

壹

什么是陶瓷介質(zhì)濾波器

射頻器件是基站的核心設備之一，射頻器件主要包括濾波器、雙工器、塔頂放大器、合路器等幾大類。

而濾波器在通信系統(tǒng)中對通信鏈路中的信號頻率進行選擇和控制，選擇特定頻率信號通過，抑制不需要的頻率信號，解決不同頻段，不同形式的通信系統(tǒng)之間的信號干擾問題，并且有效保持接收和發(fā)射頻帶的隔離。濾波器是提高通信質(zhì)量有力保障。

濾波器是一種兩端口網(wǎng)絡，信號從輸入端口進入，經(jīng)過濾波器網(wǎng)絡作用，濾除雜波，然后信號從輸出端口輸出，它的選擇特性是由系統(tǒng)要求決定。濾波器的性能優(yōu)劣往往直接影響整個通信系統(tǒng)的性能指標。

貳

陶瓷介質(zhì)濾波器的優(yōu)勢

濾波器作為射頻核心器件，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。

在3G/4G時代，金屬同軸腔體濾波器是市場主流選擇。

傳統(tǒng)應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。在5G時代，陶瓷介質(zhì)濾波器將成為市場的主流選擇。

陶瓷介質(zhì)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域中擁有廣闊的應用空間。

叁

5G通信對濾波器的發(fā)展需求

5G大規(guī)模天線（Massive MIMO ）技術(shù)使得天線的數(shù)量倍數(shù)增長，通道數(shù)可能達到64甚至128個，而每個天線都需要配備相應的雙工器，并由相應的濾波器進行信號頻率的選擇和處理，因此對于濾波器的需求量將大量增加；同時，5G通信把遠端射頻單元（RRU）和天線集成為主動天線單元（AAU），基站的高度集成化和小型化發(fā)展對于濾波器的尺寸和發(fā)熱性能有更高的要求。

5G Massive MIMO基站系統(tǒng)

5G通信對濾波器的小型化、輕量化、低成本、高性能的需求明顯，但目前4G通信采用的腔體濾波器體積大，重量大，發(fā)熱多，且價格較貴，難以在高集成化天線中廣泛使用，因此各個濾波器生產(chǎn)企業(yè)都在積極研究能夠滿足5G應用的濾波器方案。

肆

5G基站濾波器的發(fā)展趨勢

目前，5G基站濾波器可有小型金屬腔體濾波器、塑料濾波器和陶瓷介質(zhì)濾波器3個方案。

1.小型金屬腔體濾波器

小型金屬腔體濾波器是通過提升金屬加工工藝使得濾波器在性能保持基本穩(wěn)定的前提下縮減濾波器的體積和重量，滿足5G基站系統(tǒng)的要求。相比于其他濾波器，小型金屬腔體濾波器性能穩(wěn)定，工藝成熟，能快速商用。在5G低頻段，小型金屬腔體濾波器仍具競爭力，但隨著頻率的升高，對濾波器要求也越高，工藝更難實現(xiàn)，因此未來小型金屬腔體濾波器市場較小，主要用于補償。

金屬腔體濾波器

2.塑料濾波器

目前來說，塑料濾波器還沒有實際應用案例，但是出于減重降本的目的，濾波器廠商開始考慮采用工程塑料如PPS經(jīng)過電鍍制作濾波器腔體，相比于金屬腔體濾波器，塑料腔體具有較輕的重量，較強的剛性性能，不易受到外界溫度的影響，且成本低。但由于腔體輕微形變就會影響波形，因此塑料濾波器還需要發(fā)展突破，目前只是一個備選方案。

3.陶瓷介質(zhì)濾波器

陶瓷介質(zhì)濾波器具備高介電常數(shù)、高Q值、低損耗、體積小、重量輕、成本低、抗溫漂性能好等特點。相比于小型金屬腔體濾波器，陶瓷介質(zhì)濾波器的性能較低，這是由材質(zhì)的性質(zhì)決定。目前很多濾波器廠商已紛紛布局5G基站用陶瓷介質(zhì)濾波器，但由于陶瓷工藝技術(shù)尚未完全成熟，能夠量產(chǎn)的企業(yè)有限。

陶瓷介質(zhì)濾波器

伍

陶瓷濾波器或?qū)⒊蔀橹髁?/p>

塑料濾波器未來可能在低端產(chǎn)品上用，小型金屬腔體濾波器將在5G低頻段靠近4G頻段上補償使用，所占市場較小，而相比于小型金屬腔體濾波器，陶瓷濾波器具有更高的Q值，插損更低，高介電常數(shù)使得濾波器的尺寸更小、重量更低，同時陶瓷粉體原料的價格低，成本較金屬濾波器低。因此未來陶瓷濾波器將占據(jù)5G濾波器的主要市場。

陶瓷濾波器生產(chǎn)流程

陶瓷濾波器是由微波介質(zhì)陶瓷粉末壓制成型后進行高溫燒結(jié)，經(jīng)過CNC打磨處理、金屬化和調(diào)試等工藝制造而成，所用到的設備有噴霧造粒機、干壓機、數(shù)控精雕機、燒結(jié)爐、電鍍設備、檢測設備等；目前陶瓷濾波器的生產(chǎn)企業(yè)有：燦勤、東山精密、武漢凡谷、大富科技、世嘉科技、風華高科、佳利電子、春興精工、順絡電子、思睿創(chuàng)等。

陸

陶瓷濾波器產(chǎn)業(yè)鏈的挑戰(zhàn)

一個典型的純陶瓷介質(zhì)濾波器的生產(chǎn)工藝包含陶瓷粉體造粒、壓制成型、保溫燒 結(jié)、印制銀層、開設耦合窗口陶瓷諧振器、表面貼裝、涂覆銀層、再燒結(jié)、調(diào)制、 測試與包裝等步驟。

與腔體濾波器相比，5G主流采用的介質(zhì)濾波器技術(shù)難度更高，其難點主要在于陶瓷粉體材料的配方、制備與大規(guī)模自動化調(diào)試技術(shù)。

陶瓷粉體決定了介質(zhì)濾波器的性能，粉體的配方與制備的難度較高。介質(zhì)濾波器原 材料是陶瓷粉體，需要由多種化學原料按照科學的比例進行合成，陶瓷粉體決定了 介質(zhì)濾波器的最終性能，只有擁有好的材料配方才能獲得在一定使用條件下的高Q 值介質(zhì)陶瓷。除了配方以外，粉體材料加工過程也具有復雜性，例如以碳酸鋇為原 料的水熱法包括溶解、鈦酰化、干燥、水熱、再次干燥等過程，酸堿控制不合理、 生成雜質(zhì)等都將損害粉體質(zhì)量。

大規(guī)模調(diào)試技術(shù)是濾波器生產(chǎn)的重點，或?qū)⒊蔀橹萍s介質(zhì)濾波器供應商產(chǎn)能的關(guān)鍵。不論何種濾波器，調(diào)試向來是濾波器生產(chǎn)工藝中的重點。與腔體濾波器相比，陶瓷介質(zhì)濾波器的調(diào)試更為困難：

一方面，陶瓷介質(zhì)濾波器的調(diào)試是對陶瓷諧振體進行調(diào)試，與腔體濾波器調(diào)試 需調(diào)諧螺釘不同，陶瓷介質(zhì)濾波器的調(diào)試中某些環(huán)節(jié)存在不可逆操作。若完全 采用手工調(diào)試，則很難保證一次調(diào)試成功，從而影響生產(chǎn)節(jié)奏。

另一方面，為了保證陶瓷介質(zhì)濾波器的大規(guī)模產(chǎn)能，需要進行大規(guī)模調(diào)試，則 需要自動化調(diào)試設備，當前只有少部分廠家擁有陶瓷介質(zhì)濾波器的自動化調(diào)試 設備與技術(shù)。

最后，自動化調(diào)試設備的核心算法目前并不完善，仍需進一步研究。

由于陶瓷粉體配方與制備難度大，將導致行業(yè)壁壘升高；由于介質(zhì)濾波器大規(guī) 模調(diào)試的要求更高，將一定程度上限制行業(yè)產(chǎn)能的過度釋放。進而導致行業(yè)競 爭環(huán)境與4G時期相比得到明顯改善，景氣周期拉長。

同時，雖然原材料價格下降，使得介質(zhì)濾波器的單價與腔體濾波器相比明顯下 降。但在生產(chǎn)工藝難度加大，生產(chǎn)技術(shù)含量更高，競爭環(huán)境明顯改善等預期 下，介質(zhì)濾波器廠商的盈利能力有望提高。

審核編輯 ：李倩