Hybrid混合技术解决通信制式升级下5G射频滤波困扰

电子发烧友网报道（文/李宁远）滤波器，射频前端模块中过滤信号的核心部件，占据了射频前端市场中的最大份额。5G时代更高带宽和更快数据速率的巨大需求，加上Massive MIMO、载波聚合等技术的应用，对射频滤波器性能提出了更高的要求。
 
目前SAW、BAW（FBAR）和陶瓷滤波三项技术为代表的滤波技术满足了各应用中广泛的应用需求。而随着通信制式升级，频段变多，更高一级的通信系统要向下兼容，频段数量的增加，需要持续增加射频前端功放、开关，以及滤波器的数量。基于Hybrid混合技术的滤波器正好可以解决这一挑战。
 
目前主流滤波器的优秀特性
 
5G的建设正在如火如荼地进行，陶瓷滤波器也在5G基站建设中发挥了不可或缺的作用。近两年来陶瓷滤波器的爆发有目共睹。5G基站设备的重量和体积相对于4G时代要求将更为严格，滤波器必须向小型化、集成化发展，因此体积更小、重量更轻的陶瓷介质滤波器逐渐取代传统的金属腔体滤波器成为主流。
 
在工作时，电磁波谐振发生在陶瓷介质内部，不需要固定谐振器，因此介质滤波器的体积更小。此外材料本身，陶瓷粉体比较金属腔体具有高Q值的特性，大幅减小了插损，还有更高的带外抑制特性。
 
而在移动电子设备中使用的SAW、BAW（FBAR）滤波器均使用MEMS技术，也是目前手机中最常用的几种滤波器。SAW声表面波滤波器的发展和移动通信技术的快速发展息息相关，在各种移动通信设备中都可以找到它的应用。
 
SAW利用压电效应与声表面波传播特性进行滤波，在滤波应用中频带宽、抗干扰能力强，选择性好，还不容易老化。这些都是SAW突出的优点，这些优点很好地适应了现代通信系统的需求。不过SAW插入损耗较大，在高温下表现不佳。
 
BAW体声波滤波器，原理和SAW差不多，不过声波特性是垂直传播。相比SAW，BAW在高频段表现更出色，插入损耗更低更优秀。BAW中最具代表性，也是现在高度契合5G发展趋势的是FBAR滤波器。
 
FBAR滤波器采用硅底板，同时借助MEMS技术以及薄膜技术，拥有更高的Q值，通过先进工艺获得的高电气Q因子值让器件在更高频段、更大带宽下能保持更高的性能。同时FBAR滤波器适用的频率相当广，具有可实现高频选择性的陡峭衰减特性，而且它对温度变化是不敏感，损耗很低。
 
和通信技术不断进步相辅相成的是，市场对射频滤波器的体积、能耗、功能、频段等要求不断提升，如果能结合几种主流滤波器的优秀特性，无疑能更好地适配未来5G的发展，Hybrid混合技术因此而生。
 
Hybrid混合技术解决通信发展难题
 
目前有不少厂商在推进Hybrid混合技术来应对5G滤波器挑战，比如太阳诱电的Hybrid混合技术，是在FBAR、SAW和多层陶瓷的技术基础上做了混合，实现能与现在通信系统并存的宽频带、高衰减特性。从太阳诱电的技术资料上可以看到，Hybrid混合技术比FBAR做到了更宽的频带，同时又比陶瓷滤波衰减特性更高。
 
云塔科技（安努奇）基于电磁和声波做了Hybrid混合，二者协同工作解决了5G射频滤波大带宽问题，根据官方资料基于Hybrid混合工艺的产品可以实现边带高滚降、高抑制，已经研制出了AnyBand系列产品。
 
芯和半导体在IPD行业耕耘已久，是全球IPD滤波器设计的主要厂商之一。IPD技术非常适合开发高频率宽带的滤波器，芯和半导体结合IPD和FBAR，通过Hybrid混合技术可以综合电磁和机械波器件的不同优势。IPD提供了更宽的频带，FBAR提供了更高的Q值和陡峭衰减特性，使得各种无源功能可以协调在Hybrid技术中，配合实现高性能、高集成度的5G射频前端。
 
混合设计如何结合二者各自的优势具有较高的门槛，但是也表现出了更契合5G未来发展的性能表现。
 
小结
 
5G技术的落地带动了射频器件的市场需求，在高频段优势明显的滤波器无疑是争夺市场份额的焦点器件。为了解决正变得越来越复杂的5G通信需求，基于Hybrid混合技术的滤波器重要程度不言而喻。