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陶瓷介質濾波器采用陶瓷基體鍍銀來形成諧振器,多個諧振器以及各個諧振器之間的耦合形成濾波器,滿足5G通信對濾波器尺寸越來越小的要求。
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一
陶瓷介質濾波器的插入損耗
陶瓷介質濾波器的一個重要指標是插入損耗低,插入損耗指濾波器傳輸頻率范圍內的損耗值,是無失真傳輸的關鍵之一。
在其公式中:BW是3dB帶寬(MHz);gi是濾波器的低通原型參數;
Qu是單諧振器的品質因數,
Pe是微波介質陶瓷的電能填充因子,一般略小于1。
Q0是微波介質陶瓷的品質因數;
Qc是諧振器的表面金屬膜的Q值。
濾波器的插入損耗 IL∞nB0,n為濾波器的級數,B0為諧振器的插入損耗。
故要降低插入損耗,就需要降低B0,就要求介質陶瓷材料和表面金屬膜的Q值要大。
二
濾波器插入損耗的影響因素
01
微波介質陶瓷的品質因數Q
較高的介電常數(εr)(要求達到20~50),以便減小元件尺寸與體積;
高的品質因數(Q值),有利于降低介質濾波器的插入損耗;
接近于零的諧振頻率溫度系數(τf)為0±3ppm/℃,以保證全天候工作的穩定性。
微波介質材料的介質損耗是影響介質濾波器插入損耗的一個主要因素,而微波介質材料Q值與介質損耗成反比關系,Q值越大,濾波器的插入損耗就越低。提高Q值,介質陶瓷材料還需要結構均一,高致密、晶粒生長均勻,減少雜質和缺陷。
02
表面金屬膜的Q值
為獲得大的表面金屬膜的Q值需要采用電導率大的金屬材料并改進表面銀層的性能,同時要正確設計介質濾波器的幾何尺寸。
目前,陶瓷介質濾波器普遍采用電導率高的銀作為導體材料,理論上銀的純度越好,Q值越好,插損越好,功率承受值越大。但銀純度高會使銀漿與陶瓷的結合力變差,適當提高銀含量可降低插損,但需要平衡純度與結合力。銀與微波陶瓷的熱膨脹系數、晶格常數等特性的匹配程度不高,為了加強其在固體介質表面的附著力,勢必要適當增加厚度,這樣必然也會導致制造成本過高,可通過一些元素(鎳,銅,鈦)來打底提升銀層附著力,滿足可靠性。
要形成一致性好、致密性高、附著力高且導電性能好的銀層,除了提高銀漿質量外,金屬化工藝也至關重要,目前,陶瓷介質濾波器采用的金屬化工藝多樣,噴銀+電鍍是目前比較穩定的工藝,插損穩定,插損值控制在0.6~0.7dB之間,銀層結合力好,表面質量較好。其他金屬化技術方案也在不斷改進,滿足低插損要求。
資料來源于:艾邦陶瓷與粉末冶金展


