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5G时代,塑料天线振子开始流行,LCP/PPS受宠

一、什么是天线振子


所谓的天线振子,Antenna Raditation Units(radiators)简单解释就是发射和接收高频振荡信号的一段金属导体。振子有半波振子和全波振子。八木天线的振子是全波振子,一般单根拉杆天线是半波振子。振子的尺寸要和接收或发射的频率波长尺寸对应才能达到最大效果。一般用二分之一或四分之一波长设计天线。下图是4G天线阵子,而5G的,会更加小。


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图 4G天线阵子示意图,图片来源网络


二、5G天线振子材料的选择


目前振子的材料均为金属,使用金属制造的振子目前面临的主要问题是造价昂贵且重量过大,对天线的重量控制带来了很大的难度。而使用塑料材料作为天线主材不但可大幅度的降低了重量且很好的控制了振子的成本。


传统的天线振子实际上就是天线,使用的材料是金属或PC板。金属的好处是简单、便宜,缺点是重量重、体积大;PC板加工容易,但人工成本高,效率低。


在新的天线振子的设计中,有两个方案。一是LDS材料与金属材料相结合。用LDS材料做天线振子,背面采用金属材料降低成本,不需要所有的地方做化学镀。二是用PPS或者LCP做电镀。据说5G设计师8*8、8*12、8*16个振子设计,所以需要SMT回流焊,因此选择的基本上都是高温工程塑料。


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图 3D塑料振子方案的分类图解,图片来自中国报告网


现在有些厂商采用PPS,后期可能会用LCP,LCP的介电损耗更低,PPS的介电损耗在2.5GHz下,差不多是4‰。


振子用LCP材质的原因:在实际的频率下,LCP的介电损耗1.5‰,在2.5GHz的情况下可能会更低。


高温尼龙的后期吸水性影响介电性能。天线振子一般是屋外使用,环境比较苛刻,测试时会做耐霉菌测试,高温尼龙吸水性大,霉菌易滋生。还有线膨胀系数(CPE)的考虑,因为要电镀,要做线路在天线振子上,线膨胀系数要和金属的线膨胀系数接近,如线膨胀系数过大,会导致电路断掉。


在-40℃到-130℃温度的要求下,CPE要控制在20以内。这样可以选择的材料就不多了,PPS是一个选择,但PPS的损耗没办法降到那么低,通常是4‰,如果可以再降低,PPS将会是一个比较好的选择。因为PPS的产品结构比较复杂,容易起毛边,后续消毛边的工序就很麻烦。现在做振子,削毛边的工序就占了很多的时间。


在价格上考虑,LCP的价格是比较高的,是PPS的一倍。这种特殊的LCP不是所有的LCP企业都有的。



PPA

LCP

PPS

价格

价格较LCP便宜

价格较高,是PPS的一倍

价格较LCP便宜

吸水性

吸水性大,霉菌易滋生

低吸湿性

吸水性低,电绝缘性优良

介电损耗

1GHz情况下,介电损耗为PPS的6倍

介电损耗为1.5‰,2.5GHz情况下更低

介电损耗低,2.5GHz情况下为4‰

耐高低温

耐高温

耐热耐燃性能良好

耐高温

线膨胀系数

比LCP、PPS高

线性膨胀系数极小

线膨胀系数低

加工难易

易加工

易加工

易起毛边,处理耗时长


三、相关企业


飞荣达(300602)12月27日早间在互动平台表示,5G天线振子目前已具备量产条件,公司会根据市场反应和客户需求设定产能。飞荣达还对投资者介绍,公司选择性电镀塑料振子属于新产品,精度更高,是用于5G通信的高频振子。


据安信证券研报分析,5G时代,基站密度加大,由于基站上Massive MIMO(大规模天线阵列)技术应用,对重量轻、体积小、成本优的天线方案有大量需求。根据飞荣达11月的机构投资者调研纪要,公司研发的“3D塑料+选择性激光电镀工艺”5G天线振子,目前在行业内处于领先,能够满足5G天线的高精度、高集成度要求,也能够把配电网络跟滤波网络形成一体化,舍去很多零件节省成本。


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图 飞荣达塑料天线振子解决方案,图片来自安信证券研究中心


相关材料企业如下(不完全统计):


LCP材料生产厂家:沃特、住友化学、世洋树脂、塞拉尼斯、宝理、金发、普利特等


PPS材料生产厂家:新和成、东丽、DSM、塞拉尼斯、宝理、苏州纳磐新材料、欧瑞达、聚狮、聚赛龙等


PPA材料生产厂家:DSM,杜邦,金发等


更多相关材料厂商大家可以点击此处:进军5G—材料地图


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