Bộ lọc điện môi gốm 5G đang dần trở thành xu hướng chủ đạo trong ngành.

Trạm gốc thông tin di động thường bao gồm ba phần: bộ xử lý băng tần cơ sở, bộ xử lý tần số vô tuyến và hệ thống anten. Nó là một trạm thu phát vô tuyến truyền tải thông tin đến các thiết bị đầu cuối điện thoại di động thông qua trung tâm chuyển mạch thông tin di động.

Trong các trạm gốc và hệ thống anten của mạng di động, các thiết bị tần số vô tuyến (RF) là một trong những thành phần cốt lõi. Các thiết bị RF chủ yếu bao gồm nhiều loại bộ lọc, bộ ghép kênh, bộ kết hợp, bộ khuếch đại tháp, bộ cấp nguồn, bộ chia công suất, bộ ghép nối, bộ điều khiển anten và các sản phẩm khác. Bộ lọc được đặt ở phía anten. Đối với bố trí cấu trúc anten trạm gốc 5G, trong anten MassiveMIMO mới, về cơ bản có thể xác định rằng mỗi kênh anten sẽ tương ứng với một bộ lọc. Bộ ghép kênh được đặt ở phía trạm gốc và về cơ bản bao gồm một bộ lọc phát và một bộ lọc thu.

Là một phần quan trọng của các thiết bị tần số vô tuyến, bộ lọc đảm nhiệm nhiệm vụ quan trọng là giúp các trạm gốc lựa chọn tần số. Nói chung, các trạm gốc khác nhau có dải tần hoạt động riêng biệt, vì vậy trạm gốc phải có khả năng lựa chọn các tín hiệu tần số khác nhau để phát và nhận. Chức năng chính của bộ lọc là lọc các tín hiệu được phát và nhận, có thể loại bỏ các tín hiệu trong các dải tần không cần thiết, từ đó đảm bảo độ chính xác của tín hiệu được phát và nhận.

 Ứng dụng bộ lọc trạm gốc  

Các bộ lọc trạm gốc chủ yếu bao gồm bộ lọc cộng hưởng đồng trục kim loại, bộ lọc cộng hưởng điện môi gốm và bộ lọc điện môi gốm.

So sánh ba bộ lọc

Với sự ra đời của kỷ nguyên 5G, làn sóng xây dựng trạm gốc mới là điều không thể tránh khỏi, và các bộ lọc cũng sẽ trải qua một làn sóng nhu cầu cao điểm mới. Các bộ lọc khoang trước đây sẽ dần được chuyển đổi thành các bộ lọc điện môi gốm.

1. Quy trình sản xuất bộ lọc điện môi gốm

Quy trình sản xuất bộ lọc điện môi gốm chủ yếu bao gồm sản xuất bột, ép, thiêu kết, mài, mạ kim loại, lắp ráp và hiệu chỉnh, v.v., như thể hiện trong hình:

   
 Sơ đồ quy trình sản xuất bộ lọc điện môi gốm

2. Đặc điểm của bộ lọc điện môi gốm:

2.1  Các bộ lọc điện môi có hằng số điện môi cao, tổn hao thấp, kích thước nhỏ và công suất cao, phù hợp cho việc tích hợp quy mô lớn;Kích thước nhỏ và dễ cài đặt.

2.2 Băng thông tần số có thể bao phủ rộng hơn và có thể chịu được công suất cao hơn..

2.3  Độ tin cậy tốtĐặc tính của gốm sứ không nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ. Điều này càng quan trọng hơn khi sử dụng ngoài trời. Không giống như các bộ lọc khoang, hiệu suất của chúng thay đổi đáng kể ở nhiệt độ cao và thấp. Đồng thời, gốm sứ có khả năng chống ăn mòn tốt;

2.4  Bộ lọc gốm điện môi có giá thành thấp..

2.5  Hiệu suất bộ lọc điện môiPhụ thuộc vào bột gốm vi sóngHiện tượng cộng hưởng sóng điện từ trong bộ lọc điện môi gốm 5G xảy ra bên trong vật liệu điện môi gốm, và vật liệu chính để sản xuất bộ lọc điện môi gốm là bột gốm điện môi vi sóng. Bột gốm quyết định hiệu suất của bộ lọc điện môi, và công thức cũng như quá trình điều chế bột này rất khó khăn.Các chỉ số hiệu suất chính của bột gốm điện môi vi sóngPhải có hằng số điện môiSố điện môi (εr), hệ số chất lượng Q và tổn hao điện môi thấp, hệ số nhiệt độ tần số cộng hưởng, v.v., được thể hiện cụ thể trong:

    2.5.1 Hướng dẫn sử dụngcon sốHằng số điện môi cao có thể giúp thiết kế bộ lọc có kích thước thu nhỏ, nhưng không phải lúc nào hằng số điện môi càng cao càng tốt. Hằng số điện môi quá cao sẽ ảnh hưởng đến kích thước bộ lọc.Nó ảnh hưởng đến tổn hao truyền dẫn, vì vậy cần xem xét các yêu cầu thiết kế của bộ lọc để lựa chọn hằng số điện môi phù hợp. Hằng số điện môi của gốm điện môi vi sóng chủ yếu phụ thuộc vào pha tinh thể trong cấu trúc vật liệu và quy trình chế tạo.

    2.5.2 Địa điểmMột số Q, tổn hao điện môi thấp: Hệ số chất lượng Q càng cao, dải thông càng hẹp, độ chọn lọc của mạch càng tốt, và chức năng lọc càng hiệu quả. Giá trị Q tỷ lệ nghịch với tổn hao điện môi tanδ. Giá trị Q càng lớn, tổn hao chèn của bộ lọc càng thấp. Cấu trúc vật liệu đồng nhất, mật độ cao và sự phát triển hạt đồng đều. Giảm tạp chất và khuyết tật có thể cải thiện giá trị Q.

    2.5.3 Hướng dẫnhệ số nhiệt độ tần sốHệ số nhiệt độ của tần số cộng hưởng gần bằng 0, điều này có thể đạt được độ ổn định và độ tin cậy cao của bộ lọc. Hệ số nhiệt độ tần số chủ yếu được xác định bởi hệ số giãn nở tuyến tính và hằng số điện môi của vật liệu.

   Ghi chú thêm:Các vật liệu dạng bột hiện đang được sử dụng để chế tạo bộ lọc điện môi gốm chủ yếu bao gồm:Magie hydroxit, magie titanat, canxi cacbonat, magie oxit, bari cacbonat, samati oxit, kẽm oxit, stronti cacbonat, nhôm oxit, lantan trioxitchờ đợi.

Bột gốm vi sóng  

3. Ưu điểm của bộ lọc điện môi gốm

Các bộ lọc điện môi gốm được chế tạo bằng cách ép khô và thiêu kết bột, sau đó được phủ bạc ở cả hai mặt để mạ điện cực, rồi được phân cực bằng điện áp cao DC để tạo ra hiệu ứng áp điện.Sau khi biến dạng ở cả hai phía của mảnh gốm, một điện trường được tạo ra và có đặc tính cộng hưởng nối tiếp.Do hiện tượng cộng hưởng sóng điện từ nêu trên xảy ra bên trong môi trường gốm chịu áp suất, nên không cần phải cố định bộ cộng hưởng, do đó thể tích của bộ lọc điện môi nhỏ.

Mặt khác, do bột gốm vi sóng có đặc tính vật liệu hệ số Q cao hơn so với các khoang kim loại, nên nó làm giảm đáng kể tổn hao chèn. Nó có các đặc điểm như khả năng triệt tiêu ngoài băng tần cao, đặc tính trôi nhiệt tốt, phạm vi nhiệt độ rộng, nhiều hình thức cấu trúc đóng gói và giao diện đầu ra khác nhau. Điều này đáp ứng xu hướng phát triển thu nhỏ bộ lọc trạm gốc và trở nên phù hợp với sự gia tăng số lượng bộ lọc thiết bị do sự gia tăng băng tần và yêu cầu cao hơn về hệ số Q và công suất của bộ cộng hưởng tần số cao trong khuôn khổ công nghệ 5G.

4. Nhược điểm của bộ lọc điện môi gốm:

4.1 Những vấn đề liên quan đến tính nhất quán của công thức bột gốm vi sóng và quá trình chuẩn bị cho sản xuất hàng loạt.Trong quá trình sản xuất bộ lọc điện môi, cần phải nỗ lực kiểm soát quy trình để tạo ra sản phẩm gốm sứ có ít tạp chất, ít khuyết tật và các hạt phân bố đều.4.2 Quy trình sản xuất bộ lọc gốm rất phức tạp và việc tự động hóa quá trình mạ kim loại cũng gặp nhiều khó khăn.Quy trình cụ thể bao gồm:Sản xuất bột, ép khuôn, thiêu kết, mài, mạ kim loại, lắp ráp và hiệu chỉnh, v.v.Do tính chất không thể đảo ngược của quá trình mài gốm, việc hiệu chỉnh sản phẩm là chìa khóa để nâng cao năng lực sản xuất. Ngoài ra, tự động hóa quá trình mạ kim loại cũng là một khó khăn kỹ thuật.

 Công cụ gỡ lỗi bộ lọc >>>> Máy phân tích mạng

5.1 So với các bộ lọc khoang kim loại, bộ lọc điện môi gốm có ưu điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tổn hao thấp và giá trị Q lớn, đồng thời có ưu thế tuyệt đối trong các ứng dụng lĩnh vực 5G. Đồng thời, với sự nghiên cứu và phát triển liên tục của khoa học và công nghệ, các vấn đề của bộ lọc điện môi đang dần được giải quyết, và tính thực tiễn của chúng ngày càng tăng. Với sự phát triển của công nghệ 5G, bộ lọc điện môi gốm được kỳ vọng sẽ bắt kịp xu hướng thời đại, sử dụng ưu điểm của mình để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của các trạm gốc trong kỷ nguyên 5G, và dần vượt qua các bộ lọc khoang, từ đó trở thành xu hướng chủ đạo của ngành.

5.2 Với sự ra đời của kỷ nguyên 5G, các trạm gốc 5G đang phát triển theo hướng thu nhỏ, trọng lượng nhẹ và tích hợp cao. Số lượng anten được sử dụng trong công nghệ MIMO sẽ tăng theo cấp số nhân, và dự kiến ​​sẽ cần đến 64 hoặc thậm chí 128 anten. Vì mỗi anten cần được trang bị một bộ ghép kênh song công tương ứng, và một bộ lọc tương ứng được sử dụng để chọn và xử lý tần số tín hiệu, nên nhu cầu về bộ lọc sẽ tăng lên đáng kể, điều này đặt ra yêu cầu cao hơn về kích thước thiết bị và hiệu suất tản nhiệt của bộ lọc. Do kích thước lớn và khả năng sinh nhiệt cao, các bộ lọc khoang khó được sử dụng rộng rãi trong các anten mật độ cao và phải đối mặt với áp lực phát triển lớn hơn.Do đó, các bộ lọc điện môi gốm 5G sẽ tận dụng lợi thế kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ để dẫn đầu thị trường 5G rộng lớn trong tương lai và sẽDần dần trở thành người chơi chính trong ngành công nghiệp sản xuất bộ lọc.lưu lượng.

6. Triển vọng tương lai của bộ lọc điện môi gốm

Hiện nay, Huawei và Ericsson, bốn nhà sản xuất thiết bị trạm gốc di động lớn nhất thế giới, có xu hướng sử dụng bộ lọc điện môi gốm. ZTE và Nokia hiện vẫn tập trung vào bộ lọc khoang kim loại thu nhỏ. Họ sẽ chuyển sang sử dụng bộ lọc điện môi gốm trong tương lai, và thị phần của bộ lọc gốm sẽ tiếp tục tăng. Theo dự đoán của các viện nghiên cứu, sẽ có gần 8.5 triệu trạm gốc trên thế giới trong kỷ nguyên 5G. Dựa trên ước tính ba anten mỗi trạm gốc và 64 bộ lọc mỗi anten, nhu cầu về bộ lọc điện môi vào khoảng 1.6 tỷ chiếc, và năng lực thị trường toàn cầu của bộ lọc điện môi gốm vào khoảng 56.6 tỷ nhân dân tệ.

Bài viết này được lấy từ "Filter". Nếu có bất kỳ sự vi phạm bản quyền hoặc vấn đề nào khác, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bài viết.Để bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ, vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi in lại.