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未来,5G需要这样的新材料01
更新时间:2020-06-02 浏览数:

     

       2013年是4G元年,而如今随着2019年6月6日工信部正式发放5G商用牌照,5G迎来了属于它的时代。在自动化,信息化,电子化的年代,5G不会停止发展的脚步。据统计测算,以5G基建为首的七大核心产业新基建,2020年的投资规模在21800亿左右。IHS 预计到2035年,5G在全球创造的潜在销售活动将达12.3万亿美元,并将跨越多个产业部门。

       那什么是5G呢?5G为第五代移动通信技术的简称,5G通讯就是指通讯频率提高到5GHz范围。我国的5G初始中频频段为3.3G~3.6GHz和4.8G~5GHz两个频段,24.75G~27.5GHz、37G~42.5GHz高频频段正在研发之中;而国际上主要使用28GHz进行试验。这意味着5G通讯接近毫米波波段,毫米波最大优点为传播速度快,随之带来的最大缺点就是穿透力差、衰减大。(注:通常将30G~300GHz的频域(波长为1~10mm)的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。

Q:

5G通讯有什么优点?


A:

极高的速率:5G的传输速率远远大于4G传输速度100倍左右。手机用户在不到一秒时间内即可完成一部高清电影的下载。

极低的时延:4G的信号时延为140毫秒,而5G的时延降低到1毫秒,比4G整整降低140倍。

极大的衰减:因为5G的传播频率太高,导致信号很容易被屏蔽、很容易受到外界干扰、也很容易在传播介质中衰减。




Q:

与4G通讯比较,5G对材料有什么特殊要求?


A:

5G的传输速度更快,要求传播介质材料的介电常数和介电损耗要小;

5G的电磁波覆盖能力较差,要求材料的电磁屏蔽能力要强;

5G的传输信号强度较差,要传播材料的介电常数要小,材料的电磁屏蔽能力要强;

5G元器件的厚度薄、密封性有好,要求及时散热,材料导热性能要好。

      

       综合起来,5G需要:低介电、高导热和高电磁屏蔽的高分子材料。




       5G通讯用材料品种异常丰富,从金属材料、陶瓷材料、工程塑料、玻璃材料、复合材料到功能材料,都有着巨大的市场空间。5G的布局带动了整个产业链的发展,必然会推动供给侧改革,企业都面临着机遇和挑战。



                                                                       1
5G基站
1
基站天线

       天线是基站的重要组成部分,由辐射单元(振子)、反射板(底板)、功率分配网络(馈电网络)、封装防护(天线罩)构成。天线是一种变换器,把传输线上传播的导航波,变换成无界媒介中传播的电磁波,或者进行相反的变换。无论是基站还是移动终端,天线均是用于发射和接受电磁波,基站天线性能的好坏,直接影响到移动通信的质量。



2
PCB

       PCB(Printed Circuit Board)是承载并连接其他电子元器件的桥梁,是现代电子信息产业中不可缺少的产品。5G时代基站用PCB会倾向于更多层的高集成设计,除了结构变化之外,5G的数据量更大、发射频率更大、工作的频段也更高,这需要基站用PCB板有更好的传输性能和散热性能,因此5G基站用PCB板要使用更高频率、更高传输速度、耐热性更好的电子基材。




       PCB产业链由上游的铜箔、玻纤、覆铜板,中游的PCB制造以及下游的行业应用构成。覆铜板对PCB直接影响PCB导电、绝缘、支撑等功能,是PCB制造的重要基材,占PCB原材料中成本最高的。


3
滤波器

       基站滤波器是射频系统的关键组成部分,主要工作原理是使发送和接收信号中特定的频率成分通过,并极大地衰减其他频率成分。在3G/4G时代,金属同轴腔体凭借着较低的成本和较成熟的工艺成为了市场的主流选择。5G时代受限于MassiveMIMO对大规模天线集成化的要求,陶瓷介质滤波器在小型化、轻量化、低损耗、温度稳定性、性价比上存在优势,陶瓷滤波器逐渐成为市场主流。




       瓷滤波器核心制造工艺主要包括粉体配方、压制成型及烧结、金属化和调试四大环节。生产技术难点在于一致性,陶瓷粉体材料的配方、生产的自动化以及调试的良率和效率都是滤波器生产的难点所在。

       4G时代,基站滤波器企业主要向设备商直接供货,而5G时代,主设备商整合天线&滤波器厂商或成趋势,天线和滤波器整集成为一体化的AFU方案或成为5G时代AAU和小基站的发展发现。前期采用工艺成熟的小型化金属滤波器,后期采用陶瓷介质滤波器将成为大部分主设备商的选择。


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