十年磨一劍

背景說明:

過去十多年裡用於製作介質諧振器和介質濾波器高介電常數介質材料有了令人矚目的進展。在材料的介電常數,損耗和溫度穩定性方面有了很大提高,同時價格也不斷下降,性價比的提升,讓介質濾波器得到了前所未有的發展機遇。

本文無意探討整個介質濾波器的發展歷史,也不會在全行業領域去探討目前這個火熱發展的產品,只是通過一些發展過程中的知道的小故事,來告訴大家,介質濾波器能有今日的火熱,絕非一朝之功。作為行業的受益者們,也可以瞭解下這個行業內先驅們的推動之力。

十年磨一劍


十多年前的時候,介質濾波器在無線通信領域尤其是射頻前端不能說空白,但是作為基站濾波器使用還是蠻少的,以諧振器配合腔體實現部分金屬濾波器達不到的指標,或者在天饋前端以Momoblock的形式,應用到駐波檢測帶外型號的屏蔽。諧振器的廠家主要是京瓷和NTK這些廠家,完成一款濾波器正樣所需要的定型諧振器經常需要16周以上,價格也不是一般的貴,那個時代,週期和價格是無法支撐無線通信的快速發展要求;另外一塊的應用價格倒是不貴,除了早期的CTS比較貴之外,後來的艾福等廠家開發的批量價格都是10塊多點,不過這不是主流需求,沒有讓介質濾波器廠家像今天這般快速發展。所以到今天老外也不明白為什麼介質濾波器能快速發展成為行業主流。

大概是受不了老外的制約,也是看到了介質諧振器的暴利,作為國內通信行業的領導者華為,09年啟動了介質諧振器的國產化開發配套(當然實際在華為內部可能更早就啟動了相關計劃),那個時候燦勤已經成立了幾年了,不過不在華為這些廠家的合作範圍內。同時代作為國內濾波器的黃埔軍校,武漢凡谷也啟動了陶瓷濾波器的佈局,當然真正成立公司要到2013年了。在華為這一輪的選擇夥伴中,威通成為勝出者,在華為的領導下,完成了早期的國產介質諧振器開發並商用,這時候的諧振器主要是指TM諧振器。

在開發國產介質諧振器的時代,出於對可靠性的考慮,那時候的帶有介質性能的項目,國內基本上是被邁特或者ACE承接,部分少量的wimax制式TE模介質諧振器管控不是特別嚴格,國內其他廠家有少量發貨,邁特被春興收購後基本就不再參與那個時代的介質濾波器開發了。2011年成立的國華由於屬於中興系,不在華為供應鏈中,未給華為供貨。

華為做事的戰略眼光不得不讓人佩服,在2013年就申請了六年後讓大家瘋狂的介質濾波器專利。結果在六年後,當所有人的目光都集中到5G這個最熱話題上的時候,介質濾波器成了時代的新寵。人們翻來覆去,終於發現,這種結構才最具有競爭性。介質波導濾波器在不聲不息中成為了介質填充同軸濾波器。以銀層為殼,以介質為支撐。即減輕了重量,又改善了諧波,而且單塊獨立成型。簡直是一舉多得。需要補充說明的是,當時的凡谷也在同一年申請過介質濾波器專利,實現方式大致相同,不過沒有成為後來的主流發展方向。

2014年,華為在開發天山平臺的時候,早其他設備商很久規劃了4T4R產品,由於體積與功率的限制,必須通過介質諧振器的方案來實現。威通的介質諧振器是不可能供貨給凡谷,大富。從成本以及可靠性供應角度華為需要管控這款二級供應物料,燦勤這個時候被華為選中,開發出了雙端接地的TM介質,由華為與燦勤制定價格,其他廠家根據華為授權價格從燦勤購買介質諧振器,當然國內廠家可以不採購燦勤的介質諧振器,那就只有選擇京瓷或者NTK這些海外廠家了,不過價格和交期不允許,所以行業玩家不得不被動培養其將來的競爭者。

作為主流的設備商廠家,大家當然不樂意受制於燦勤,作為有一定介質技術積累的凡谷率先破局,從工程角度完善優化了介質諧振器,2015年完成了華為二級供應商的認證。同一時期大富也招攬人才啟動相關的技術研究儲備期望實現破局。當然在行業中,一旦形成領先優勢,只要戰略正確,那就可以步步領先,但是做錯了判斷,那麼很遺憾只能掉隊了。在國內廠家還在推進介質諧振器的開發時,日本廠家給華為送了一款介質濾波器樣品,拇指般大小,但是功率有限,當時大家的目光還是在金屬為主的濾波器,這款濾波器樣品並沒有在行業中得到推廣,日本廠商放棄了。這裡戰略正確的指的是燦勤,從國產介質諧振器受益開開始,燦勤深度與華為合作,開發出來現在備受大家推崇應用的現在的介質濾波器。戰略失誤的當然是日本廠家了,當18年京瓷再次以低於燦勤的價格來推廣其介質諧振器的時候,中國的介質廠家已非當年那般不敵了,所以這次在介質濾波器領域,日本廠家從最初的領先者變成了現在的跟進者。(可能有人會說華為是不是受到了日本廠家的啟發,這個背後的故事咱不知道)。

後來的故事,就簡單了,燦勤一枝獨秀,跟著華為成為了享受介質濾波器早期紅利的廠家。東山戰略收購艾福,也讓艾福從濾波器廠家的供應商升級成為了設備商的供貨商。再後來更加簡單了,大家發現介質濾波器的諸多優勢後,為了避開六年前的華為專利,開始了各種專利的繞彎結構形式的改變來實現。華為根據自己的需要,也作了一些專利收集,參看近期的艾福專利轉讓(以下內容來自5G泥瓦匠)

下面是作者找到的一些專利。大家一起來評論一下。

首先,第一篇專利是實用新型專利,很多人在申請專利的時候,會同時提交實用新型和發明專利申請。但這篇只找到了實用新型。無礙大家一起學習。耦合原理同樣是基於最近比較熱門的頻變耦合,也就是利用諧振來做耦合,尤其是來設計負耦合。其原理也就是利用諧振頻率左右兩側的相位特性來實現的。關於耦合,筆者想做一個專門的話題來談。本文簡述而過。

當然,還有一點,就是下面專利耦合諧振器的方向和頻率諧振器是相反的。可能會涉及到強弱的變化。

十年磨一劍

第二篇專利在耦合諧振器的對面做了去銀處理,這在耦合的調試中可以用到。


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第三篇專利的耦合諧振器做成了階梯孔,同時兩個頻率諧振器之間加了隔離槽。

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第四篇專利把耦合諧振器做成了兩個交指孔。

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第六篇專利耦合諧振器利用了兩個孔來實現。

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無論哪種形式,本質上還是基於頻變諧振器的原理。大同小異。從工藝成本上來說,華為的專利更上一層。其他專利反倒有些畫蛇添足,有意為之。

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當然也有一些其他形式的結構。有一些照搬金屬腔的設計。


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十年磨一劍

從2009年啟動到2019年成為行業熱點,5G主流,一枝獨秀,過程中雖然其他廠家也在謀劃佈局,但都只是為了解決短期的痛點,唯有華為一直堅持並不斷引領行業走勢,整整十年時間,終於引領並改變了行業,在這裡筆者雖不是華為粉,但是還是對華為點個大大的,成為一家偉大企業果然是各個方面都經過磨鍊的,任總說燒不死的鳥就是鳳凰,介質濾波器也終於成為了行業應用翹楚,獨立枝頭。

在可見的未來,相信濾波器的發展方向還將繼續被華為引領,行業也需要這樣能堅持並投入研究的廠家!


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