電子發燒友網報道(文/李寧遠)濾波器,射頻前端模塊中過濾信號的核心部件,占據了射頻前端市場中的最大份額。5G時代更高帶寬和更快數據速率的巨大需求,加上Massive MIMO、載波聚合等技術的應用,對射頻濾波器性能提出了更高的要求。
目前SAW、BAW(FBAR)和陶瓷濾波三項技術為代表的濾波技術滿足了各應用中廣泛的應用需求。而隨著通信制式升級,頻段變多,更高一級的通信系統要向下兼容,頻段數量的增加,需要持續增加射頻前端功放、開關,以及濾波器的數量。基于Hybrid混合技術的濾波器正好可以解決這一挑戰。
目前主流濾波器的優秀特性
5G的建設正在如火如荼地進行,陶瓷濾波器也在5G基站建設中發揮了不可或缺的作用。近兩年來陶瓷濾波器的爆發有目共睹。5G基站設備的重量和體積相對于4G時代要求將更為嚴格,濾波器必須向小型化、集成化發展,因此體積更小、重量更輕的陶瓷介質濾波器逐漸取代傳統的金屬腔體濾波器成為主流。
在工作時,電磁波諧振發生在陶瓷介質內部,不需要固定諧振器,因此介質濾波器的體積更小。此外材料本身,陶瓷粉體比較金屬腔體具有高Q值的特性,大幅減小了插損,還有更高的帶外抑制特性。
而在移動電子設備中使用的SAW、BAW(FBAR)濾波器均使用MEMS技術,也是目前手機中最常用的幾種濾波器。SAW聲表面波濾波器的發展和移動通信技術的快速發展息息相關,在各種移動通信設備中都可以找到它的應用。
SAW利用壓電效應與聲表面波傳播特性進行濾波,在濾波應用中頻帶寬、抗干擾能力強,選擇性好,還不容易老化。這些都是SAW突出的優點,這些優點很好地適應了現代通信系統的需求。不過SAW插入損耗較大,在高溫下表現不佳。
BAW體聲波濾波器,原理和SAW差不多,不過聲波特性是垂直傳播。相比SAW,BAW在高頻段表現更出色,插入損耗更低更優秀。BAW中最具代表性,也是現在高度契合5G發展趨勢的是FBAR濾波器。
FBAR濾波器采用硅底板,同時借助MEMS技術以及薄膜技術,擁有更高的Q值,通過先進工藝獲得的高電氣Q因子值讓器件在更高頻段、更大帶寬下能保持更高的性能。同時FBAR濾波器適用的頻率相當廣,具有可實現高頻選擇性的陡峭衰減特性,而且它對溫度變化是不敏感,損耗很低。
和通信技術不斷進步相輔相成的是,市場對射頻濾波器的體積、能耗、功能、頻段等要求不斷提升,如果能結合幾種主流濾波器的優秀特性,無疑能更好地適配未來5G的發展,Hybrid混合技術因此而生。
Hybrid混合技術解決通信發展難題
目前有不少廠商在推進Hybrid混合技術來應對5G濾波器挑戰,比如太陽誘電的Hybrid混合技術,是在FBAR、SAW和多層陶瓷的技術基礎上做了混合,實現能與現在通信系統并存的寬頻帶、高衰減特性。從太陽誘電的技術資料上可以看到,Hybrid混合技術比FBAR做到了更寬的頻帶,同時又比陶瓷濾波衰減特性更高。
云塔科技(安努奇)基于電磁和聲波做了Hybrid混合,二者協同工作解決了5G射頻濾波大帶寬問題,根據官方資料基于Hybrid混合工藝的產品可以實現邊帶高滾降、高抑制,已經研制出了AnyBand系列產品。
芯和半導體在IPD行業耕耘已久,是全球IPD濾波器設計的主要廠商之一。IPD技術非常適合開發高頻率寬帶的濾波器,芯和半導體結合IPD和FBAR,通過Hybrid混合技術可以綜合電磁和機械波器件的不同優勢。IPD提供了更寬的頻帶,FBAR提供了更高的Q值和陡峭衰減特性,使得各種無源功能可以協調在Hybrid技術中,配合實現高性能、高集成度的5G射頻前端。
混合設計如何結合二者各自的優勢具有較高的門檻,但是也表現出了更契合5G未來發展的性能表現。
小結
5G技術的落地帶動了射頻器件的市場需求,在高頻段優勢明顯的濾波器無疑是爭奪市場份額的焦點器件。為了解決正變得越來越復雜的5G通信需求,基于Hybrid混合技術的濾波器重要程度不言而喻。
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