华为介质滤波器--十年磨一剑

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背景说明：

过去十多年里用于制作介质谐振器和介质滤波器高介电常数介质材料有了令人瞩目的进展。在材料的介电常数，损耗和温度稳定性方面有了很大提高，同时价格也不断下降，性价比的提升，让介质滤波器得到了前所未有的发展机遇。

本文无意探讨整个介质滤波器的发展历史，也不会在全行业领域去探讨目前这个火热发展的产品，只是通过一些发展过程中的知道的小故事，来告诉大家，介质滤波器能有今日的火热，绝非一朝之功。作为行业的受益者们，也可以了解下这个行业内先驱们的推动之力。

十多年前的时候，介质滤波器在无线通信领域尤其是射频前端不能说空白，但是作为基站滤波器使用还是蛮少的，以谐振器配合腔体实现部分金属滤波器达不到的指标，或者在天馈前端以Momoblock的形式，应用到驻波检测带外型号的屏蔽。谐振器的厂家主要是京瓷和NTK这些厂家，完成一款滤波器正样所需要的定型谐振器经常需要16周以上，价格也不是一般的贵，那个时代，周期和价格是无法支撑无线通信的快速发展要求；另外一块的应用价格倒是不贵，除了早期的CTS比较贵之外，后来的艾福等厂家开发的批量价格都是10块多点，不过这不是主流需求，没有让介质滤波器厂家像今天这般快速发展。所以到今天老外也不明白为什么介质滤波器能快速发展成为行业主流。

大概是受不了老外的制约，也是看到了介质谐振器的暴利，作为国内通信行业的领导者华为，09年启动了介质谐振器的国产化开发配套（当然实际在华为内部可能更早就启动了相关计划），那个时候灿勤已经成立了几年了，不过不在华为这些厂家的合作范围内。同时代作为国内滤波器的黄埔军校，武汉凡谷也启动了陶瓷滤波器的布局，当然真正成立公司要到2013年了。在华为这一轮的选择伙伴中，威通成为胜出者，在华为的领导下，完成了早期的国产介质谐振器开发并商用，这时候的谐振器主要是指TM谐振器。

在开发国产介质谐振器的时代，出于对可靠性的考虑，那时候的带有介质性能的项目，国内基本上是被迈特或者ACE承接，部分少量的wimax制式TE模介质谐振器管控不是特别严格，国内其他厂家有少量发货，迈特被春兴收购后基本就不再参与那个时代的介质滤波器开发了。2011年成立的国华由于属于中兴系，不在华为供应链中，未给华为供货。

华为做事的战略眼光不得不让人佩服，在2013年就申请了六年后让大家疯狂的介质滤波器专利。结果在六年后，当所有人的目光都集中到5G这个最热话题上的时候，介质滤波器成了时代的新宠。人们翻来覆去，终于发现，这种结构才最具有竞争性。介质波导滤波器在不声不息中成为了介质填充同轴滤波器。以银层为壳，以介质为支撑。即减轻了重量，又改善了谐波，而且单块独立成型。简直是一举多得。需要补充说明的是，当时的凡谷也在同一年申请过介质滤波器专利，实现方式大致相同，不过没有成为后来的主流发展方向。

2014年，华为在开发天山平台的时候，早其他设备商很久规划了4T4R产品，由于体积与功率的限制，必须通过介质谐振器的方案来实现。威通的介质谐振器是不可能供货给凡谷，大富。从成本以及可靠性供应角度华为需要管控这款二级供应物料，灿勤这个时候被华为选中，开发出了双端接地的TM介质，由华为与灿勤制定价格，其他厂家根据华为授权价格从灿勤购买介质谐振器，当然国内厂家可以不采购灿勤的介质谐振器，那就只有选择京瓷或者NTK这些海外厂家了，不过价格和交期不允许，所以行业玩家不得不被动培养其将来的竞争者。

作为主流的设备商厂家，大家当然不乐意受制于灿勤，作为有一定介质技术积累的凡谷率先破局，从工程角度完善优化了介质谐振器，2015年完成了华为二级供应商的认证。同一时期大富也招揽人才启动相关的技术研究储备期望实现破局。当然在行业中，一旦形成领先优势，只要战略正确，那就可以步步领先，但是做错了判断，那么很遗憾只能掉队了。在国内厂家还在推进介质谐振器的开发时，日本厂家给华为送了一款介质滤波器样品，拇指般大小，但是功率有限，当时大家的目光还是在金属为主的滤波器，这款滤波器样品并没有在行业中得到推广，日本厂商放弃了。这里战略正确的指的是灿勤，从国产介质谐振器受益开开始，灿勤深度与华为合作，开发出来现在备受大家推崇应用的现在的介质滤波器。战略失误的当然是日本厂家了，当18年京瓷再次以低于灿勤的价格来推广其介质谐振器的时候，中国的介质厂家已非当年那般不敌了，所以这次在介质滤波器领域，日本厂家从最初的领先者变成了现在的跟进者。（可能有人会说华为是不是受到了日本厂家的启发，这个背后的故事咱不知道）。

后来的故事，就简单了，灿勤一枝独秀，跟着华为成为了享受介质滤波器早期红利的厂家。东山战略收购艾福，也让艾福从滤波器厂家的供应商升级成为了设备商的供货商。再后来更加简单了，大家发现介质滤波器的诸多优势后，为了避开六年前的华为专利，开始了各种专利的绕弯结构形式的改变来实现。华为根据自己的需要，也作了一些专利收集，参看近期的艾福专利转让（以下内容来自5G泥瓦匠）

下面是作者找到的一些专利。大家一起来评论一下。

首先，第一篇专利是实用新型专利，很多人在申请专利的时候，会同时提交实用新型和发明专利申请。但这篇只找到了实用新型。无碍大家一起学习。耦合原理同样是基于最近比较热门的频变耦合，也就是利用谐振来做耦合，尤其是来设计负耦合。其原理也就是利用谐振频率左右两侧的相位特性来实现的。关于耦合，笔者想做一个专门的话题来谈。本文简述而过。

当然，还有一点，就是下面专利耦合谐振器的方向和频率谐振器是相反的。可能会涉及到强弱的变化。

第二篇专利在耦合谐振器的对面做了去银处理，这在耦合的调试中可以用到。

第三篇专利的耦合谐振器做成了阶梯孔，同时两个频率谐振器之间加了隔离槽。

第四篇专利把耦合谐振器做成了两个交指孔。

第六篇专利耦合谐振器利用了两个孔来实现。

无论哪种形式，本质上还是基于频变谐振器的原理。大同小异。从工艺成本上来说，华为的专利更上一层。其他专利反倒有些画蛇添足，有意为之。

当然也有一些其他形式的结构。有一些照搬金属腔的设计。

从2009年启动到2019年成为行业热点，5G主流，一枝独秀，过程中虽然其他厂家也在谋划布局，但都只是为了解决短期的痛点，唯有华为一直坚持并不断引领行业走势，整整十年时间，终于引领并改变了行业，在这里笔者虽不是华为粉，但是还是对华为点个大大的👍，成为一家伟大企业果然是各个方面都经过磨炼的，任总说烧不死的鸟就是凤凰，介质滤波器也终于成为了行业应用翘楚，独立枝头。

在可见的未来，相信滤波器的发展方向还将继续被华为引领，行业也需要这样能坚持并投入研究的厂家！

来源：射频学堂

通信材料

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首次发布时间：2023-03-05

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