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5G滤波器王者归来——介质波导滤波器

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这两年来,陶瓷介质波导滤波器铺天盖地的走来,几乎所有的调研都指向了它——未来滤波器的王者——陶瓷介质波导滤波器。

背景:
  1. 陶瓷介质滤波器行业现状白 皮 书:http://www.sohu.com/a/334883164_167954

  2. 5G时代陶瓷介质滤波器有望成为滤波器行业发展主流   :https://www.sohu.com/a/276948571_160340



为什么选择介质滤波器?

Massive MIMO是5G的关键技术,Massive MIMO(massive Multiple Input Multiple Output)。下图给出了Massive MIMO的技术演进,从4G LTE时代的八天线,到六十四天线,再到128天线,192天线,256天线。。。当然,也许还会更多,理论上讲,天线数量越多,噪声和干扰越小,图2 给出了军用相控阵雷达的天线。那问题来了,天线的增加意味着收发通道的增加,滤波器作为收发通道的关键器件,当然也会越来越多。

Fig1 天线演进
Fig2 相控阵天线

随着数量的增加,空间变得越来越局促。难道每一幢楼的房顶全布满天线?所以小型化就成了关键。如何在不增加体积的情况下放进去越来越多的东西?

射频工程师的一生都在和一个东西打交道,波长乃木达 ,频率我们无法决定,那是无线委干的活。波长乃木达是我们最好的朋友。波长乃木达正比于传输介质的介电常数的开方。也就是说,相同频率的电磁波,在Er=4的介质中传播的话,波长减半,在Er=44的介质中传播呢?波长缩小6.6332495807108。服不服?

     

仅仅是变小就ok了吗?No!性能还要好。又小性能又好?

前文关于微波介质陶瓷材料的介绍想必大家都看过了。微波介质陶瓷,可不是一般的陶瓷,他是经过千锤百炼的陶瓷,经过一系列的提纯,然后不同成分的金属氧化物混合,然后经过1000°以上的高温烧结而成。经过这些处理之后的陶瓷具有极其优秀的电磁特性,超级稳定的温漂特性,可以做到0ppm,恒定的介电常数,极低的电损耗,专业术语叫做极高的Qf,好的材料可以达到200000以上,在1GHz,对应的损耗是1/200000. 这样优秀的材料你还有什么要求呢?

 


什么是介质滤波器
陶瓷介质滤波器是利用微波陶瓷材料制作的滤波器,现在常见的陶磁介质滤波器包括介质波导滤波器,介质同轴滤波器,Monoblock滤波器
1, 介质波导滤波器
介质波导滤波器是一种介质填充波导滤波器,其设计过程和波导滤波器类似,利用陶瓷介质的高介电常数来减小滤波器的体积。


2,介质同轴滤波器
下图是目前常见的一种介质滤波器,其本质是一这款介质填充同轴滤波器,以谐振孔来替代原来的谐振器,介质腔来替代原来的金属腔。优点是体积更小,相应的插损会稍微恶化。
 
3,Monoblock 滤波器
Monoblock滤波器又叫独石滤波器,常见于小型通信设备中,如对讲机,GPS收发信机等等。


怎么设计介质滤波器

下图来自贾宝富老师的最新的讲座。

介质波导滤波器仿真技术研究



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来源:射频学堂
通信理论材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-03-04
最近编辑:1年前
射频学堂
硕士 学射频,就来射频学堂。
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