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Der dielektrische 5-g-Keramikfilter hat sich nach und nach zum Mainstream der Branche entwickelt

Erscheinungsdatum: 2021Quelle des Autors: KinghelmAufrufe: 522

Im Allgemeinen umfasst eine Mobilkommunikations-Basisstation eine Basisband-Verarbeitungseinheit, eine HF-Verarbeitungseinheit und ein Antennenspeisesystem. Es handelt sich um eine Funktransceiverstation zur Informationsübertragung mit Mobiltelefonendgeräten über eine Mobilfunkvermittlungsstelle.

In Mobilkommunikations-Basisstationen und Antennenspeisesystemen ist das HF-Gerät eine der Kernkomponenten. Zu den HF-Geräten gehören hauptsächlich verschiedene Arten von Filtern, Duplexern, Combinern, Turmverstärkern, Speiseeinheiten, Leistungsteilern, Kopplern, Antennensteuereinheiten und anderen Produkten. Der Filter befindet sich auf der Antennenseite. Für die Konstruktionsanordnung der 5G-Basisstationsantenne kann bei der neuen Massivmimo-Antenne grundsätzlich festgelegt werden, dass jeder Antennenkanal einem Filter entspricht. Der Duplexer befindet sich auf der Seite der Basisstation und besteht im Wesentlichen aus einem Sendefilter und einem Empfangsfilter.

Als wichtiger Bestandteil von HF-Geräten übernimmt der Filter die wichtige Aufgabe, die Frequenzauswahl der Basisstation zu unterstützen. Im Allgemeinen verfügen verschiedene Basisstationen über ihre eigenen klaren Arbeitsfrequenzbänder. Daher muss die Basisstation in der Lage sein, verschiedene Frequenzsignale zum Senden und Empfangen auszuwählen. Die Hauptfunktion des Filters besteht darin, die gesendeten und empfangenen Signale zu filtern, wodurch die Signale ohne Frequenzband eliminiert werden können, um die Genauigkeit der gesendeten und empfangenen Signale sicherzustellen.

 


 
       
     Anwendung des Basisstationsfilters        
 


Basisstationsfilter umfassen hauptsächlich Metallkoaxialhohlräume, keramische dielektrische Resonanzfilter und keramische dielektrische Filter.  


 
Vergleich von drei Filtern
 
 

Mit dem Aufkommen der 5G-Ära wird eine neue Runde des Baus von Basisstationen unvermeidlich sein, und der Filter wird auch eine neue Welle von Nachfragespitzen einleiten. Der bisherige Hohlraumfilter wird nach und nach in einen dielektrischen Keramikfilter umgewandelt.


1. Produktionsablauf eines dielektrischen Keramikfilters

Der Produktionsprozessablauf von keramischen dielektrischen Filtern umfasst hauptsächlich Pulverherstellung, Pressformen, Sintern, Schleifen, Metallisierung, Montage und Inbetriebnahme, wie in der Abbildung dargestellt:

 
           
     Flussdiagramm des Produktionsprozesses eines dielektrischen Keramikfilters  
   


2. Eigenschaften des keramischen dielektrischen Filters:    

zwei Punkt einsDielektrische Filter bieten die Vorteile einer hohen Dielektrizitätskonstante, eines geringen Verlusts, eines kleinen Volumens und einer geringen Leistung, was für die Integration in großem Maßstab praktisch ist.Kleine Größe und bequeme Installation.

zwei Komma zwei Es kann eine größere Bandbreite abdecken und eine höhere Leistung ertragen.

zwei Komma dreiGute Zuverlässigkeit: Die Eigenschaften von Keramik sind unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen, was im Freien wichtiger ist. Im Gegensatz zu Hohlraumfiltern ändert sich die Leistung bei hohen und niedrigen Temperaturen stark und die Korrosionsbeständigkeit von Keramik ist gut;

zwei Komma vierKostengünstiger dielektrischer Keramikfilter.

zwei Komma fünfLeistung des dielektrischen FiltersHängt vom Mikrowellenkeramikpulver ab: Die elektromagnetische Wellenresonanz im dielektrischen 5-g-Keramikfilter tritt im dielektrischen Keramikmaterial auf, und das Schlüsselmaterial für die Herstellung des dielektrischen Keramikfilters ist dielektrisches Mikrowellenkeramikpulver. Keramikpulver bestimmt die Leistung dielektrischer Filter und die Formulierung und Zubereitung des Pulvers ist sehr schwierig.Hauptleistungsindizes von mikrowellendielektrischem KeramikpulverDielektrizitätskonstanteAnzahl( ε r), Qualitätsfaktor Q, geringer dielektrischer Verlust, Resonanzfrequenz-Temperaturkoeffizient usw., die insbesondere dargestellt werden in:

    2.5.1 DielektrizitätskonstanteAnzahl: Eine hohe Dielektrizitätskonstante kann das Miniaturisierungsdesign der Filtergröße realisieren, aber je höher die Dielektrizitätskonstante ist, desto besser. Eine zu hohe Dielektrizitätskonstante wirkt sich auf die Filtergröße ausDaher sollten die Designanforderungen des Filters berücksichtigt werden, um die geeignete Dielektrizitätskonstante auszuwählen. Die Dielektrizitätskonstante mikrowellendielektrischer Keramik hängt hauptsächlich von der Kristallphase in der Materialstruktur und dem Herstellungsprozess ab.

    2.5.2 QualitätsfaktorenZahl Q, geringer dielektrischer Verlust: Je höher der Qualitätsfaktor Q, desto schmaler das Durchlassband, desto besser ist die Schaltungsselektivität und desto bessere Filterfunktion kann realisiert werden. Q-Wert und dielektrischer Verlust Tan δ Umgekehrt proportional: Je größer der Q-Wert, desto geringer ist der Einfügungsverlust des Filters. Das Material weist eine gleichmäßige Struktur, eine hohe Dichte und ein gleichmäßiges Kornwachstum auf. Durch die Reduzierung von Verunreinigungen und Defekten kann der Q-Wert verbessert werden.

    2.5.3 ResonanzFrequenz-Temperaturkoeffizient: Der Resonanzfrequenz-Temperaturkoeffizient liegt nahe Null, wodurch eine hohe Stabilität und hohe Zuverlässigkeit des Filters erreicht werden kann. Der Frequenztemperaturkoeffizient wird hauptsächlich durch den linearen Ausdehnungskoeffizienten und die Dielektrizitätskonstante des Materials bestimmt.

    Zusätzliche Hinweise:Derzeit werden hauptsächlich Pulvermaterialien zur Herstellung keramischer dielektrischer Filter verwendetMagnesiumhydroxid, Magnesiumtitanat, Calciumcarbonat, Magnesiumoxid, Bariumcarbonat, Samariumoxid, Zinkoxid, Strontiumcarbonat, Aluminiumoxid, LanthanoxidChill.

 
Mikrowellen-Keramikpulver        
 


3. Vorteile des keramischen dielektrischen Filters    

Der keramische dielektrische Filter wird durch Trockenpressen des Pulvers gesintert, auf beiden Seiten mit silberbeschichteten Elektroden metallisiert und erzeugt nach DC-Hochspannungspolarisation einen piezoelektrischen Effekt.Das durch die Verformung beider Seiten der Keramikplatte erzeugte elektrische Feld weist die Eigenschaften einer Serienresonanz auf.Da die elektromagnetische Wellenresonanz innerhalb des druckkeramischen Mediums auftritt, besteht keine Notwendigkeit, den Resonator zu befestigen, sodass das Volumen des dielektrischen Filters klein ist.

Andererseits weist Mikrowellen-Keramikpulver Materialeigenschaften mit höherem Q-Wert als Metallkavitäten auf, verringert den Einfügungsverlust erheblich, weist die Eigenschaften einer hohen Bandunterdrückung, gute Temperaturdrifteigenschaften, einen breiten Temperaturanwendungsbereich und verschiedene Formen von Verpackungsstrukturen auf Ausgangsschnittstellenformen, entsprechen dem Entwicklungstrend der Miniaturisierung von Basisstationsfiltern und werden zu einem adaptiven 5g-Technologie-Framework. Aufgrund der Vergrößerung des Frequenzbandes steigt die Nachfrage nach Gerätefiltern und es werden höhere Anforderungen an den Q-Wert und die Leistungskapazität von Hochleistungsgeräten gestellt. Frequenzresonatoren.



4. Schwierigkeiten und Nachteile des dielektrischen Keramikfilters:

vier Komma eins  Konsistenz der Formulierung und Zubereitung von Mikrowellenkeramikpulver in der Chargenproduktion  : Im Produktionsprozess von dielektrischen Filtern sollten wir unser Bestes geben, um den Prozess zu kontrollieren, um Keramik mit weniger Verunreinigungen, weniger Defekten und einer gleichmäßigen Kornverteilung herzustellen.  vier Komma zwei  Der Produktionsprozess von Keramikfiltern ist komplex und auch die Automatisierung der Metallisierung ist schwierig  Der spezifische Prozessablauf umfasst:Pulverherstellung, Pressformen, Sintern, Schleifen, Metallisieren, Montage und Inbetriebnahme uswAufgrund der Irreversibilität des Keramikschleifens ist das Produkt-Debugging der Schlüssel zur Verbesserung der Produktionskapazität. Darüber hinaus stellt die Automatisierung der Metallisierung auch eine technische Schwierigkeit dar.    


     Filter-Debugging-Instrument > > > Netzwerkanalysator  
 
5. Anwendung eines dielektrischen Keramikfilters in der Basisstation in der 5g-Ära
nehmenWerden Sie nach und nach zum Mainstream der Filterindustrie
 

5.1 Im Vergleich zu Hohlraumfiltern aus Metall bietet der keramische dielektrische Filter die Vorteile eines kleinen Volumens, eines geringen Gewichts, eines geringen Verlusts und eines großen Q-Werts sowie absolute Vorteile im 5-g-Bereich. Gleichzeitig werden mit dem kontinuierlichen Durchbruch der wissenschaftlichen Forschung und Technologie die Probleme dielektrischer Filter schrittweise gelöst und ihre Praktikabilität nimmt zu. Mit der Entwicklung der 5G-Technologie wird erwartet, dass dielektrische Keramikfilter mit der Zeit Schritt halten, ihre eigenen Vorteile nutzen, um den Anforderungen von Basisstationen in der 5G-Ära besser gerecht zu werden, und den Hohlraumfilter schrittweise übertreffen zum Mainstream der Branche zu werden.

5.2 Mit dem Aufkommen der 5G-Ära entwickeln sich 5G-Basisstationen in Richtung Miniaturisierung, geringes Gewicht und hohe Integration. Die Anzahl der in der MIMO-Technologie verwendeten Antennen wird exponentiell zunehmen. Es wird erwartet, dass 64 oder sogar 128 Antennen benötigt werden. Da jede Antenne mit einem entsprechenden Duplexer ausgestattet sein muss und der entsprechende Filter zur Auswahl und Verarbeitung der Signalfrequenz verwendet wird, wird die Nachfrage nach dem Filter stark steigen, sodass höhere Anforderungen an die Gerätegröße und die Heizleistung des Filters gestellt werden. Hohlraumfilter lassen sich aufgrund ihres großen Volumens und hohen Heizwerts nur schwer in Antennen mit hoher Dichte einsetzen.Daher wird der dielektrische 5-g-Keramikfilter seine Vorteile wie geringes Volumen und geringes Gewicht voll ausspielen und in Zukunft die Führung auf dem breiten 5-g-Markt übernehmen und wird dies auch tunWerden Sie nach und nach zum Hauptakteur in der FilterindustrieFließen.


6. Zukunftsaussichten keramischer dielektrischer Filter  

Derzeit bevorzugen Huawei und Ericsson, die vier weltweit größten Hersteller von Mobilfunk-Basisstationsgeräten, dielektrische Keramikfilter. ZTE und Nokia konzentrieren sich immer noch auf miniaturisierte Metallhohlraumfilter. In Zukunft werden sie auf dielektrische Keramikfilter umsteigen, und der Marktanteil von Keramikfiltern wird weiter steigen. Nach der Prognose des Forschungsinstituts gibt es im 8.5G-Zeitalter weltweit fast 5 Millionen Basisstationen. Nach der Schätzung von drei Antennen pro Basisstation und 64 Filtern pro Antenne beträgt die Nachfrage nach dielektrischen Filtern etwa 1.6 Milliarden Yuan, und die weltweite Marktkapazität für keramische dielektrische Filter beträgt etwa 56.6 Milliarden Yuan.

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