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5G时代持续助力射频滤波器高速发展

作者:湖南贝哲斯

信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都有可能由于环境和干扰的存在而产生畸变,滤波器的作用,概括起来就是四个字:去伪存真,对信号进行处理,把我们不需要的谐波处理掉,留下我们需要的信号。

我们所使用的互联网设备必须要跨多个频段来发送蜂窝信号、Wi-Fi 信号、蓝牙信号和GPS信号等,同时还要避免干扰。而随着电子设备工作频率的迅速提高,电磁干扰的频率也越来越高,干扰频率通常会达到数百兆赫兹,甚至千兆赫兹以上。由于电压或电流的频率越高,越容易产生辐射,因此,正是这些频率很高的干扰信号导致了辐射干扰的问题日益严重对用来解决辐射干扰的滤波器的一个基本要求就是要能对这些高频干扰信号有较大的衰减,这种滤波器就是射频干扰滤波器,普通干扰滤波器的有效滤波频率范围为千赫兹到数十兆赫兹,而射频干扰滤波器的有效滤波频率范围从数千赫兹到千兆赫兹以上。

5G时代持续助力射频滤波器高速发展

射频滤波器行业现状分析及前景预测

射频滤波器的基本原型有四种,分别为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。低通实现只有低频信号通过,高频信号抑制。高通与低通的特性相反,允许高频通过,对低频抑制,带通与带阻分别是所需频带内的频率信号允许通过或抑制,在射频通信中,滤波器作为基础元件使用,为保证信号纯净即不受干扰信号的破坏,在导航、无线电广播、电视广播、手机通讯、卫星通信、雷达等众多领域都起到了特有的重要作用。截止2019年,高频滤波器所占市场份额为49.59%,位列第一;带通滤波器所占市场份额为24.26%,位列第二。

移动无线数据和4G LTE网络的快速增长导致了对新频段以及通过载波聚合来组合频段的需求不断增长,以容纳无线流量。3G 网络只使用了大约五个频段,LTE 网络现在使用的频段有 40 多个,随着 5G 的到来,频段的使用数量还会进一步增加。这直接增加了射频滤波器的市场需求。

在如今的移动环境中,一个设备所需的频段数量十分惊人,而随着 5G 时代的到来,这一趋势只会愈演愈烈。虽然支持所有频段会带来干扰问题,但采用滤波器后问题便可迎刃而解,没有滤波器,网络根本无法运转。滤波器结构种类非常之多,未来应该以微带形式和多层结构为主,体积小,可承受功率大,损耗小,是滤波器一直前进的目标。近年来,射频滤波器跟随着现代无线通信技术快速发展的脚步,市场价值连年攀升,在2019年达到了40.95亿美元。在较未来较长一段时间内有望持续保持快速攀升态势。

5G时代持续助力射频滤波器高速发展

1917年,美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年,美国第一个多路复用系统的出现。20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。自60年代起,由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。欧美等发达国家对各类滤波产品的开发和研制相较而言都要更早,技术更为成熟;中国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。

经过半个世纪的发展,中国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得大陆许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离;而非洲、中东等较为落后的地区,不仅技术匮乏,发展也较为缓慢。截止2019年,亚太地区所占市场份额为37.88%,位列第一;北美所占市场份额为30.67%,位列第二。

COVID-19对射频滤波器行业的影响

自2020年初COVID-19爆发以来,该病毒已蔓延至世界各地,传播范围极广,对全球经济都造成了极大的危害,不同行业收疫情影响各不相同。疫情期间,各国政府纷纷出台延长假期、延迟营业等一系列措施控制人流量,减少交叉感染的发生,许多企业无法进行正常生产经营。但预计COVID-19对全球射频滤波器行业的影响只是暂时的,疫情恢复过后,将继续展现其发展活力。

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