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El filtro dieléctrico cerámico de 5 g se ha convertido gradualmente en la corriente principal de la industria

Fecha de lanzamiento: 2021-12-28Fuente del autor: KinghelmVistas: 505

En términos generales, una estación base de comunicaciones móviles incluye una unidad de procesamiento de banda base, una unidad de procesamiento de RF y un sistema alimentador de antena. Es una estación transceptora de radio para la transmisión de información con terminales de telefonía móvil a través de un centro de conmutación de comunicaciones móviles.

En las estaciones base de comunicaciones móviles y en los sistemas alimentadores de antenas, el dispositivo de RF es uno de los componentes principales. Los dispositivos de RF incluyen principalmente varios tipos de filtros, duplexores, combinadores, amplificadores de torre, unidades de alimentación, divisores de potencia, acopladores, unidades de control de antena y otros productos. El filtro está situado en el lado de la antena. Para la disposición de construcción de la antena de la estación base 5g, en la nueva antena masiva mimo, se puede determinar básicamente que cada canal de antena corresponderá a un filtro. El duplexor está ubicado en el lado de la estación base y está compuesto esencialmente por un filtro de transmisión y un filtro de recepción.

Como parte importante de los dispositivos de RF, el filtro asume la importante tarea de ayudar a seleccionar la frecuencia de la estación base. En términos generales, las diferentes estaciones base tienen sus propias bandas de frecuencia de trabajo claras, por lo que la estación base debe tener la capacidad de seleccionar varias señales de frecuencia para transmisión y recepción. La función principal del filtro es filtrar las señales transmitidas y recibidas, lo que puede eliminar las señales sin banda de frecuencia, para garantizar la precisión de las señales transmitidas y recibidas.

 


 
       
     Aplicación del filtro de estación base.        
 


Los filtros de estaciones base incluyen principalmente cavidad coaxial metálica, resonancia dieléctrica cerámica y filtro dieléctrico cerámico.  


 
Comparación de tres filtros.
 
 

Con el advenimiento de la era 5G, una nueva ronda de construcción de estaciones base será inevitable, y el filtro también marcará el comienzo de una nueva ola de picos de demanda. El filtro de cavidad anterior se transformará gradualmente en un filtro dieléctrico cerámico.


1. Flujo del proceso de producción del filtro dieléctrico cerámico.

El flujo del proceso de producción del filtro dieléctrico cerámico incluye principalmente la fabricación de polvo, moldeo por prensa, sinterización, molienda, metalización, montaje y puesta en servicio, como se muestra en la figura:

 
           
     Diagrama de flujo del proceso de producción del filtro dieléctrico cerámico.  
   


2. Características del filtro dieléctrico cerámico:    

dos punto unoEl filtro dieléctrico tiene las ventajas de alta constante dieléctrica, baja pérdida, pequeño volumen y potencia, lo cual es conveniente para la integración a gran escala;Tamaño pequeño e instalación conveniente.

dos punto dos Puede cubrir un ancho de banda más amplio y soportar mayor potencia..

dos punto tresBuena fiabilidad: las propiedades de la cerámica no son sensibles al cambio de temperatura, que es más importante en exteriores. A diferencia del filtro de cavidad, el rendimiento cambia mucho a temperaturas altas y bajas, y la resistencia a la corrosión de la cerámica es buena;

dos punto cuatroFiltro cerámico dieléctrico de bajo coste..

dos punto cincoRendimiento del filtro dieléctrico.Depende del polvo cerámico para microondas.: la resonancia de ondas electromagnéticas en el filtro dieléctrico cerámico de 5 g se produce en el material dieléctrico cerámico, y el material clave para producir el filtro dieléctrico cerámico es el polvo cerámico dieléctrico de microondas. El polvo cerámico determina el rendimiento del filtro dieléctrico y la formulación y preparación del polvo son muy difíciles.Principales índices de rendimiento del polvo cerámico dieléctrico para microondas.Constante dieléctricaCuenta (ε r), factor de calidad Q, baja pérdida dieléctrica, coeficiente de temperatura de frecuencia resonante, etc., que se muestran específicamente en:

    2.5.1 constante dieléctricanúmero: una constante dieléctrica alta puede realizar el diseño de miniaturización del tamaño del filtro, pero cuanto mayor sea la constante dieléctrica, mejor. Una constante dieléctrica demasiado alta afectará el tamaño del filtro.Por lo tanto, se deben considerar los requisitos de diseño del filtro para seleccionar la constante dieléctrica adecuada. La constante dieléctrica de las cerámicas dieléctricas de microondas depende principalmente de la fase cristalina en la estructura del material y del proceso de preparación.

    2.5.2 factores de calidadNúmero Q, baja pérdida dieléctrica: cuanto mayor sea el factor de calidad Q, más estrecha será la banda de paso, mejor será la selectividad del circuito y mejor se podrá realizar la función de filtrado. Valor Q y pérdida dieléctrica Tan δ Inversamente proporcional, cuanto mayor es el valor Q, menor es la pérdida de inserción del filtro. El material tiene una estructura uniforme, alta densidad y crecimiento de grano uniforme. La reducción de impurezas y defectos puede mejorar el valor Q.

    2.5.3 resonanciaCoeficiente de temperatura de frecuencia: el coeficiente de temperatura de frecuencia resonante es cercano a cero, lo que puede lograr una alta estabilidad y alta confiabilidad del filtro. El coeficiente de temperatura de frecuencia está determinado principalmente por el coeficiente de expansión lineal y la constante dieléctrica del material.

    Notas adicionales:En la actualidad, los materiales en polvo utilizados para preparar filtros dieléctricos cerámicos incluyen principalmenteHidróxido de magnesio, titanato de magnesio, carbonato de calcio, óxido de magnesio, carbonato de bario, óxido de samario, óxido de zinc, carbonato de estroncio, óxido de aluminio, óxido de lantano.Espere.

 
Polvo cerámico para microondas        
 


3. Ventajas del filtro dieléctrico cerámico.    

El filtro dieléctrico cerámico se sinteriza mediante polvo prensado en seco, se metaliza con electrodos recubiertos de plata en ambos lados y produce un efecto piezoeléctrico después de la polarización de alto voltaje de CC.El campo eléctrico generado por la deformación de ambas caras de la lámina cerámica tiene las características de resonancia en serie.Dado que la resonancia de las ondas electromagnéticas se produce dentro del medio cerámico a presión, no es necesario fijar el resonador, por lo que el volumen del filtro dieléctrico es pequeño.

Por otro lado, el polvo cerámico para microondas tiene características de material de valor Q más alto que la cavidad metálica, reduce en gran medida la pérdida de inserción, tiene las características de alta supresión fuera de banda, buenas características de deriva de temperatura, amplio rango de aplicación de temperatura, varias formas de estructura de empaque y Se forma la interfaz de salida, cumple con la tendencia de desarrollo de miniaturización del filtro de la estación base y se convierte en un marco de tecnología adaptable 5g. Debido al aumento de la banda de frecuencia, aumenta la demanda de filtros de equipos y mayores requisitos para el valor Q y la capacidad de potencia de alta- resonadores de frecuencia.



4. Dificultades y desventajas del filtro dieléctrico cerámico:

cuatro punto uno  Consistencia de la formulación y preparación del polvo cerámico para microondas en la producción por lotes  : en el proceso de producción de filtros dieléctricos, debemos hacer todo lo posible para controlar el proceso para producir cerámica con menos impurezas, menos defectos y una distribución uniforme del grano.  cuatro punto dos  El proceso de producción de filtros cerámicos es complejo y la automatización de la metalización también es difícil.  El flujo de proceso específico incluye:Fabricación de polvo, moldeo por prensa, sinterización, rectificado, metalización, montaje y puesta en servicio, etc.Debido a la irreversibilidad de la molienda cerámica, la depuración del producto es la clave para mejorar la capacidad de producción. Además, la automatización de la metalización también plantea dificultades técnicas.    


     Instrumento de depuración de filtros > > > analizador de red  
 
5. Aplicación de filtro dieléctrico cerámico en estación base en la Era 5g
takeConviértase gradualmente en la corriente principal de la industria de los filtros.
 

5.1 en comparación con el filtro de cavidad metálica, el filtro dieléctrico cerámico tiene las ventajas de un volumen pequeño, peso ligero, pérdida pequeña y un valor Q grande, y tiene ventajas absolutas en el campo de 5 g. Al mismo tiempo, con los avances continuos de la investigación científica y la tecnología, los problemas del filtro dieléctrico se están resolviendo gradualmente y su viabilidad está aumentando. Con el desarrollo de la tecnología 5g, se espera que el filtro dieléctrico cerámico se mantenga al día, aproveche sus propias ventajas para satisfacer mejor las necesidades de las estaciones base en la era 5g y supere gradualmente al filtro de cavidad, de modo que convertirse en la corriente principal de la industria.

5.2 Con el advenimiento de la era 5g, las estaciones base 5g se están desarrollando hacia la miniaturización, el peso ligero y la alta integración. El número de antenas utilizadas en la tecnología MIMO crecerá exponencialmente. Se espera que se necesiten 64 o incluso 128 antenas. Dado que cada antena debe estar equipada con un duplexor correspondiente y el filtro correspondiente se utiliza para seleccionar y procesar la frecuencia de la señal, la demanda del filtro aumentará considerablemente, por lo que existen mayores requisitos para el tamaño del dispositivo y el rendimiento de calentamiento del filtro. El filtro de cavidad es difícil de utilizar ampliamente en antenas muy densas debido a su gran volumen y gran poder calorífico.Por lo tanto, el filtro dieléctrico cerámico de 5 g aprovechará al máximo sus ventajas, como el volumen pequeño y el peso ligero, tomará la delantera en el amplio mercado de 5 g en el futuro yConviértase gradualmente en el actor principal de la industria de los filtros.Fluir.


6. Perspectivas de futuro de los filtros dieléctricos cerámicos.  

En la actualidad, Huawei y Ericsson, los cuatro principales fabricantes de equipos de estaciones base de comunicaciones móviles del mundo, prefieren los filtros dieléctricos cerámicos. ZTE y Nokia todavía se centran en filtros de cavidad metálica miniaturizados. En el futuro, harán la transición a filtros dieléctricos cerámicos y la participación de mercado de los filtros cerámicos seguirá aumentando. Según la predicción del Instituto de Investigación, en la era 8.5G habrá casi 5 millones de estaciones base en todo el mundo. Según una estimación de tres antenas por estación base y 64 filtros por antena, la demanda de filtros dieléctricos es de aproximadamente 1.6 millones y la capacidad del mercado mundial de filtros dieléctricos cerámicos es de aproximadamente 56.6 millones de yuanes.

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