射频滤波器,又名“射频干扰滤波器”,主要功能是通过电容、电感、电阻等元器件的组合移除信号中不需要的频率分量,同时保留需要的频率分量,从而保障信号能在特定的频带上传输,消除频带间相互干扰。
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目前手机中使用的主流滤波器主要有声表面波滤波器(SuRFace Acoustic Wave,SAW)和体声波滤波器(Bulk Acoustic Wave,BAW)。
& y! r; C2 {/ _' R9 C, [1 o声表面波滤波器(SAWF)是一种采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料,利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的一种滤波专用器件,广泛应用于电视机及录像机中频电路中。
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SAW滤波器具有性能稳定、使用方便、频带宽等优点,是频率在1.6GHz以下的应用主流。但存在插入损耗较大、处理高频率信号时发热问题严重等缺点,因此在处理1.6GHz以上的高频信号时适用性较差。
) h* D. }4 U3 k: y a( v! L$ U7 qBAW滤波器采用3D腔体结构,具有插入损耗小、带外衰减大等优点,同时对温度变化不敏感,因此尤其适用于2GHz以上的高频通信,在5G与sub-6G的应用中有明显优势。但BAW制造成本显著高于SAW。
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在2017年的一份市场研究报告中,射频前端各部件中,滤波器占比约54%(SAW占37%,BAW占17%),着通信频段的增加,其份额将进一步提高,预计到2023年,滤波器占射频前端市场将达到66%。但这个市场基本上为日美巨头垄断,市场集中度较高。
在声表面波技术发展的浪潮中,我国涌现了一批从事滤波器设计制造的企业,在滤波器领域打下了一定基础。例如麦捷科技在2015年开始研发滤波器,16年募投4.5亿扩展SAW滤波器业务板块,并在2017年量产,公司与联发科、展讯合作,SAW产品多用于国内终端;
$ I- v) o( W+ a# u; b% k" t中电26所的声表技术也国内处于领先,世界一流地位,在商用滤波器领域实力较强,产品覆盖SAW、TC-SAW、FBAR滤波器;
4 \; F( Q, z5 n) \' R德清华莹是国内最早自主研发声表面波器件的企业之一,年产各类声表谐振器、滤波器8000万只。主要产品为铌酸锂碳酸锂芯片、SAW滤波器、声波表面传感器、环形器何隔离器等;
3 `% b6 _8 O9 j好达电子也是国内声表面波器件厂商,拥有国内最大、最先进的声表面波滤波器产险,核心业务为SAW滤波器、双工器、谐振器等。
. R# G! B6 W2 T' }% Y& D5 G但因为起步时间较晚,无论在技术方面还是配套产业方面,国产厂商与国外IDM厂商之间的差距还是比较明显,例如Skyworks、Qorvo和BAW滤波器巨头博通,国内滤波器产业仍处于发展早期。
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去年8月,中国射频滤波芯片供应商开元通信技术(厦门)有限公司,曾在深圳宣布推出体声波滤波器品牌“矽力豹”,以及国产首颗应用在5G n41频段的高性能BAW滤波器产品EP70N41。
当时这是国内芯片厂商在5G BAW滤波器的首次突破。
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2019年10月,本土无线设备射频前端 MEMS 滤波芯片供应商诺思(天津)微系统有限公司宣布,推出全球首款高功率容量 BAW 滤波器。
6 }# s# J5 C7 t1 p# {3 O据了解,该器件工作在 5G n41 的子频段,支持 8w 的平均输入功率,具有低带内插损(Typical 1.5)和高带外抑制(B1/B3/2.4G&5G Wi-Fi 频段 /5GLTE 频段 Typical 60dB)等特点,能够满足基站产品(-40—95 度,长期功率 8w,10 年)的应用场景需求,有助于解决 5G 小尺寸,高性能和高功率的业界痛点问题。
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诺思方面表示,该滤波器相对于传统的腔体和陶瓷滤波器,在功率水平相当的基础上,大大缩小了尺寸和重量,同时又具备很高的成本优势。按照他们的说法,这个产品有利于协助运营商和设备制造商增加容量,提高信号质量,提升现有网络频谱的利用率。
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