מסננים דיאלקטריים קרמיים 5G הופכים בהדרגה למיינסטרים של התעשייה

תחנת בסיס לתקשורת סלולרית כוללת בדרך כלל שלושה חלקים: יחידת עיבוד פס בסיס, יחידת עיבוד תדרי רדיו ומערכת אנטנות. זוהי תחנת משדר-מקלט רדיו שמעבירה מידע עם מסופי טלפון נייד דרך מרכז מיתוג תקשורת סלולרית.

בתחנות בסיס ומערכות אנטנה לתקשורת ניידת, התקני תדר רדיו הם אחד המרכיבים המרכזיים. התקני RF כוללים בעיקר סוגים שונים של מסננים, דופלקסרים, קומבינרים, מגברי מגדל, יחידות הזנה, מפצלי הספק, מצמדים, יחידות בקרת אנטנה ומוצרים אחרים. המסנן ממוקם בצד האנטנה. עבור סידור בניית אנטנת תחנת בסיס 5G, באנטנת MassiveMIMO החדשה, ניתן לקבוע באופן בסיסי שכל ערוץ אנטנה יתאים למסנן. הדופלקסר ממוקם בצד תחנת הבסיס ומורכב למעשה ממסנן שידור ומסנן קליטה.

כחלק חשוב ממכשירי תדר רדיו, מסננים נושאים את המשימה החשובה של סיוע לתחנות בסיס בבחירת תדרים. באופן כללי, לתחנות בסיס שונות יש פסי תדר פעולה ברורים משלהן, ולכן תחנת הבסיס חייבת להיות בעלת יכולת לבחור אותות תדר שונים לשליחה וקליטה. תפקידו העיקרי של המסנן הוא לסנן את האותות המשודרים והמתקבלים, מה שיכול לבטל אותות בפסי תדר מיותרים, ובכך להבטיח את דיוק האותות המשודרים והמתקבלים.

 יישום מסנן תחנת בסיס  

מסנני תחנות בסיס כוללים בעיקר חלל קואקסיאלי מתכתי, תהודה דיאלקטרית קרמית ומסננים דיאלקטריים קרמיים.

השוואה בין שלושה מסננים

עם בוא עידן ה-5G, גל חדש של בניית תחנות בסיס יהיה בלתי נמנע, וגם המסננים יביאו לגל חדש של שיאי ביקוש. מסנני החלל הקודמים יהפכו בהדרגה למסננים דיאלקטריים קרמיים.

1. תהליך ייצור מסנן דיאלקטרי קרמי

תהליך הייצור של מסננים דיאלקטריים קרמיים כולל בעיקר ייצור אבקה, כבישה, סינטור, טחינה, מטליזציה, הרכבה וניפוי שגיאות וכו', כפי שמוצג באיור:

   
 תרשים זרימה של תהליך ייצור מסנן דיאלקטרי קרמי

2. מאפייני מסננים דיאלקטריים קרמיים:

2.1  למסננים דיאלקטריים יש קבוע דיאלקטרי גבוה, הפסדים נמוכים, גודל קטן והספק גבוה לאינטגרציה בקנה מידה גדול;גודל קטן וקל להתקנה.

2.2 רוחב פס התדרים הניתן לכיסוי רחב יותר ויכול לעמוד בהספק גבוה יותר.

2.3  אמינות טובהתכונות הקרמיקה אינן רגישות לשינויי טמפרטורה. זה חשוב יותר בחוץ. בניגוד למסנני חלל, הביצועים משתנים מאוד בטמפרטורות גבוהות ונמוכות. יחד עם זאת, לקרמיקה יש עמידות טובה בפני קורוזיה;

2.4  מסננים קרמיים דיאלקטריים הם זולים.

2.5  ביצועי מסנן דיאלקטריתלוי באבקת קרמיקה למיקרוגלתהודה של גל אלקטרומגנטי במסנן הדיאלקטרי הקרמי 5G מתרחשת בתוך החומר הדיאלקטרי הקרמי, והחומר המרכזי לייצור מסננים דיאלקטריים קרמיים הוא אבקה קרמית דיאלקטרית המיועדת למיקרוגל. אבקה קרמית קובעת את ביצועי המסננים הדיאלקטריים, והנוסחה וההכנה של האבקה קשים מאוד.מדדי ביצועים עיקריים של אבקת קרמיקה דיאלקטרית למיקרוגלחייב להיות בעל קבוע דיאלקטרימספר (εr), גורם איכות Q ואובדן דיאלקטרי נמוך, מקדם טמפרטורת תדר התהודה וכו', המשתקף במיוחד ב:

    2.5.1 介电常מספרקבוע דיאלקטרי גבוה יכול לממש את התכנון של גודל מסנן מיניאטורי, אך ככל שהקבוע הדיאלקטרי אינו גבוה יותר, כך ייטב. קבוע דיאלקטרי גבוה מדי ישפיע על גודל המסנן.משפיע על אובדן ההעברה, לכן יש לקחת בחשבון את דרישות התכנון של המסנן כדי לבחור את הקבוע הדיאלקטרי המתאים. הקבוע הדיאלקטרי של קרמיקה דיאלקטרית במיקרוגל תלוי בעיקר בשלב הגביש במבנה החומר ובתהליך ההכנה.

    2.5.2 品质因מספר Q, אובדן דיאלקטרי נמוךככל שגורם האיכות Q גבוה יותר, כך פס המעבר צר יותר, כך סלקטיביות המעגל טובה יותר וניתן להשיג פונקציית סינון טובה יותר. ערך ה-Q הוא ביחס הפוך להפסד הדיאלקטרי tanδ. ככל שערך ה-Q גדול יותר, כך אובדן ההחדרה של המסנן נמוך יותר. מבנה החומר אחיד, צפוף מאוד וצמיחת הגרעינים אחידה. הפחתת זיהומים ופגמים יכולה לשפר את ערך ה-Q.

    2.5.3 谐振מקדם טמפרטורת התדרמקדם הטמפרטורה של תדר התהודה קרוב לאפס, מה שיכול להשיג יציבות ואמינות גבוהות של המסנן. מקדם הטמפרטורה של התדר נקבע בעיקר על ידי מקדם ההתפשטות הליניארית והקבוע הדיאלקטרי של החומר.

   הערות נוספות:חומרי האבקה המשמשים כיום להכנת מסננים דיאלקטריים קרמיים כוללים בעיקרמגנזיום הידרוקסיד, מגנזיום טיטנאט, סידן פחמתי, מגנזיום תחמוצת, בריום פחמתי, תחמוצת סמריום, תחמוצת אבץ, סטרונציום פחמתי, תחמוצת אלומיניום, לנתן טריאוקסידלַחֲכוֹת.

אבקת קרמיקה למיקרוגל  

3. יתרונות של מסננים דיאלקטריים קרמיים

מסננים דיאלקטריים קרמיים מיוצרים על ידי כבישה יבשה וסינטור של אבקה, לאחר מכן מכוסים בכסף משני הצדדים לצורך מתכת של האלקטרודה, ולאחר מכן מקוטבים על ידי מתח גבוה DC כדי לייצר אפקט פיזואלקטרי.לאחר עיוות משני צידי החלק הקרמי, נוצר שדה חשמלי ובעל מאפייני תהודה טורית.מכיוון שתהודה של גל אלקטרומגנטי הנ"ל מתרחשת בתוך המדיום הקרמי בלחץ, אין צורך לתקן את המהוד, ולכן נפח המסנן הדיאלקטרי קטן.

מצד שני, מכיוון שלאבקת קרמיקה למיקרוגל יש תכונות חומר בעלות ערך Q גבוהות יותר מאשר לחללים מתכתיים, היא מפחיתה משמעותית את אובדן ההחדרה. יש לה מאפיינים של דיכוי גבוה מחוץ לפס, מאפייני סחיפה טובים בטמפרטורה, טווח טמפרטורות רחב, צורות שונות של מבני אריזה וצורות ממשק פלט. היא עומדת במגמת הפיתוח של מזעור מסנני תחנות בסיס והופכת מתאימה לעלייה במספר מסנני הציוד עקב העלייה בתחומי התדרים ודרישות גבוהות יותר לערך Q וקיבולת ההספק של מהודים בתדר גבוה במסגרת טכנולוגיית 5G.

4. חסרונות של מסננים דיאלקטריים קרמיים:

4.1 בעיות בעקביות של פורמולת אבקת קרמיקה למיקרוגל והכנה לייצור המוניבמהלך תהליך הייצור של מסננים דיאלקטריים, יש להשקיע מאמצים לשלוט בתהליך כדי לייצר קרמיקה עם פחות זיהומים, פחות פגמים וגרגירים המפוזרים באופן שווה.4.2 תהליך הייצור של מסננים קרמיים הוא מורכב וגם אוטומציה של מטליזציה קשה.התהליך הספציפי כוללייצור אבקה, יציקה בלחץ, סינטור, טחינה, מטליזציה, הרכבה וניפוי שגיאות ועוד., בשל אי-הפיכותה של טחינת קרמיקה, ניפוי שגיאות במוצר הוא המפתח לשיפור כושר הייצור. בנוסף, אוטומציה של מטליזציה היא גם קושי טכני.

 כלי ניפוי שגיאות סינון >>>>> מנתח רשת

5.1 בהשוואה למסנני חלל מתכת, למסנני דיאלקטרי קרמיים יש יתרונות של גודל קטן, משקל קל, הפסד נמוך וערך Q גדול, ויש להם יתרונות מוחלטים ביישומים בתחום ה-5G. במקביל, עם המחקר והפיתוח המתמשכים של מחקר מדעי וטכנולוגיה, בעיות המסננים הדיאלקטריים נפתרות בהדרגה, והמעשיות שלהם ממשיכה לעלות. עם התפתחות טכנולוגיית ה-5G, צפוי שמסנני דיאלקטרי קרמיים יעמדו בקצב המגמה של הזמן, ישתמשו ביתרונות שלהם כדי לענות טוב יותר על צרכי תחנות הבסיס בעידן ה-5G, ויעקפו בהדרגה את מסנני החלל, ובכך יהפכו לזרם המרכזי של התעשייה.

5.2 עם כניסתו של עידן ה-5G, תחנות בסיס של 5G מתפתחות לכיוון מזעור, קל משקל ואינטגרציה גבוהה. מספר האנטנות המשמשות בטכנולוגיית MIMO יגדל באופן אקספוננציאלי, וצפוי שיידרשו 64 או אפילו 128 אנטנות. מכיוון שכל אנטנה צריכה להיות מצוידת בדופלקסר מתאים, ומסנן מתאים משמש לבחירה ועיבוד תדר האות, הדרישה למסננים תגדל משמעותית, מה שמציב דרישות גבוהות יותר לגודל המכשיר ולביצועי החימום של המסנן. בשל גודלם הגדול וייצור החום הגבוה, קשה להשתמש במסנני חלל באנטנות בצפיפות גבוהה והם עומדים בפני לחץ פיתוח גדול יותר.לכן, מסננים דיאלקטריים קרמיים 5G ינצלו את גודלם הקטן ומשקלם הקל כדי להוביל את שוק ה-5G העצום בעתיד ו...בהדרגה הופך לשחקן המרכזי בתעשיית המסנניםזרימה.

6. סיכויי עתיד של מסננים דיאלקטריים קרמיים

כיום, Huawei ו-Ericsson, ארבע יצרניות ציוד הבסיס לתקשורת סלולרית הגדולות בעולם, נוטות להשתמש במסננים דיאלקטריים קרמיים. ZTE ו-Nokia עדיין מתמקדות במסנני חלל מתכת ממוזערים. הן יעברו למסננים דיאלקטריים קרמיים בעתיד, ונתח השוק של מסנני הקרמיקה ימשיך לגדול. על פי תחזיות של מוסדות מחקר, יהיו כמעט 8.5 מיליון תחנות בסיס בעולם בעידן ה-5G. בהתבסס על הערכה של שלוש אנטנות לכל תחנת בסיס ו-64 מסננים לכל אנטנה, הביקוש למסננים דיאלקטריים הוא כ-1.6 מיליארד, וקיבולת השוק העולמית של מסנני דיאלקטריים קרמיים היא כ-56.6 מיליארד יואן.

מאמר זה מגיע מ"Filter". אם יש הפרה כלשהי או בעיות אחרות, אנא צרו איתנו קשר כדי למחוק אותו.לתמוך בהגנה על זכויות קניין רוחני, אנא ציין את המקור המקורי ואת המחבר בעת הדפסה חוזרת.