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微波介质陶瓷
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陈宜港
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行业定义
微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料,以其优异的微波介电性能在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质波导以及介质谐振等一系列电路功能。
AI访谈
行业分类
根据介电常数的大小将微波介质陶瓷归为低介、中介和高介三类。
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行业特征
5G通讯技术的发展对各类电子元器件的需求和要求不断提升,小型化、高稳定性、低损耗的发展趋势使得微波介质陶瓷的使用领域愈加广泛,技术创新等更加注重通过产学研融合的方式进行突破,使得微波介质陶瓷行业具备国际竞争力。
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发展历程

微波介质陶瓷行业

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微波介质陶瓷行业
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竞争格局
从企业科技创新总含量、净利率、注册资本、研发投入总额占营业收入比例四个角度综合来看,第一梯队为评分13-20分的企业,分别是大富科技、风华高科;第二梯队为评分9-12分的企业,分别是通宇通讯,灿勤科技等企业;第三梯队为评分0-8分的企业,代表企业为世嘉科技、高斯贝尔。
AI访谈数据图表
摘要
微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料,以其优异的微波介电性能在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质波导以及介质谐振等一系列电路功能。行业未来竞争将会更加激烈,随着微波介质陶瓷行业的兴起,微波介质陶瓷相关技术发展更加迅速,为满足通信技术发展对微波介质陶瓷元件的要求,研发高频化、多频化、集成化、微型化的高性能复合型微波介质陶瓷成为必然发展趋势。
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Prompt
微波介质陶瓷是一种具有高介电常数、低损耗、高稳定性和良好机械性能的陶瓷材料,广泛应用于微波电子器件、通信设备、雷达系统、卫星通信等领域。 在微波介质陶瓷行业中,最常用的定义是指具有高介电常数(εr>10)、低损耗(tanδ<0.01)、高稳定性和良好机械性能的陶瓷材料。这种定义主要强调了微波介质陶瓷的特性,即高介电常数和低损耗,这些特性使得微波介质陶瓷成为微波电子器件和通信设备中不可或缺的材料。 另外,还有一些定义将微波介质陶瓷与其它材料进行对比,例如与铁氧体、铝电解电容器等进行对比。这些定义主要强调了微波介质陶瓷与其它材料的区别和差异,例如微波介质陶瓷具有更高的介电常数和更低的损耗,以及更好的稳定性和机械性能。 此外,还有一些定义将微波介质陶瓷与其它陶瓷材料进行对比,例如与氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷等进行对比。这些定义主要强调了微波介质陶瓷与其它陶瓷材料的区别和差异,例如微波介质陶瓷具有更高的介电常数和更低的损耗,以及更好的稳定性和机械性能。 综上所述,微波介质陶瓷行业最常用的定义是指具有高介电常数、低损耗、高稳定性和良好机械性能的陶瓷材料。不同的定义主要强调了微波介质陶瓷的特性、与其它材料的区别和差异等方面。
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微波介质陶瓷是指应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料,以其优异的微波介电性能在微波电路系统中发挥着介质隔离、介质波导以及介质谐振等一系列电路功能。
衡量微波介质陶瓷材料性能的指标包括介电常数ε、品质因素Q、谐振频率温度系数τf。微波介质陶瓷材料的应用价值综合这三个性能指标决定。介电常数简单来说表征了谐振器所适合的频率且决定了器件尺寸。谐振频率温度系数,又叫做温漂,表征了器件在环境温度变化下稳定工作的能力。品质因子简单来说衡量了滤波特性和通讯质量。品质因子越高,通讯质量越好。一般来说,介电常数与品质因子呈负相关,而与谐振频率温度系数呈正相关。
[1]
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行业分类
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微波介质陶瓷行业可以按照材料、用途和制造工艺等方面进行分类。其中,按照材料分类是最主流的分类标准。 按照材料分类,微波介质陶瓷可以分为氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氧化锆陶瓷、铝酸锶陶瓷、铝酸钇陶瓷等几种类型。 氧化铝陶瓷是一种常见的微波介质陶瓷材料,具有高温稳定性、机械强度高、耐腐蚀等特点,广泛应用于微波电路、滤波器、天线等领域。 氮化硅陶瓷是一种高性能微波介质陶瓷材料,具有高温稳定性、低介电损耗、高机械强度等特点,广泛应用于微波功率放大器、天线等领域。 氧化锆陶瓷是一种高性能微波介质陶瓷材料,具有高介电常数、低介电损耗、高温稳定性等特点,广泛应用于微波滤波器、天线等领域。 铝酸锶陶瓷是一种微波介质陶瓷材料,具有高介电常数、低介电损耗、高温稳定性等特点,广泛应用于微波滤波器、天线等领域。 铝酸钇陶瓷是一种高性能微波介质陶瓷材料,具有高介电常数、低介电损耗、高温稳定性等特点,广泛应用于微波滤波器、天线等领域。 各种微波介质陶瓷材料具有不同的特点和应用领域。例如,氮化硅陶瓷具有低介电损耗和高机械强度,适合用于微波功率放大器等高功率应用场合;而氧化锆陶瓷具有高介电常数和低介电损耗,适合用于微波滤波器等高频应用场合。 总之,按照材料分类可以更好地了解微波介质陶瓷的特点和应用领域,有助于选择合适的材料来满足不同的需求。
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根据介电常数的大小将微波介质陶瓷归为低介、中介和高介三类。
按介电常数分类
微波介质陶瓷分类
低介微波介质陶瓷
属于最早研究应用的微波介质陶瓷,介电常数ε一般小于30,其Q·f值很高,具有介电常数低、损耗低的特点,主要应用于微波基板以及高端微波元器件。包括 Al2O3-TiO系、A(B′1/3B″2/3)O3 系(通常 A 为Ca、Ba 或 Sr,B′为 Mg、Zn 或 Ni, B″为 Nb 或 Ta)等。α-Al2O3 的微波介电性能: εr=10,Qf=500000GHz,τf=6×10-5/℃,品质因数高,但存在烧结温度高、谐振频率温度系数为较大的负值等缺点,掺 CuO 可有效降低烧结温度,掺 TiO2 可调节其温度系数。
中介微波介质陶瓷
介电常数ε介于30~70之间的微波介质陶瓷,具有原料成本低、损耗低的特点,主要应用于卫星通讯以及移动通讯基站。包括(Zr, Sn)TiO系、BaO-TiO2 系等。(Zr0.8Sn0.2)TiO4难以烧结致密, 而 εr 的大小又与其致密化程度有关,通常采用碱金属氧化物作为助烧剂促进烧结。另外,掺杂 BaO 也能在对其介电常数和谐振频率温度系数影响不大的前提下很大程度地提高体系的 Q 值。
高介微波介质陶瓷
由于高介电常数可以大幅度减小微波通信器件的尺寸,具有介电常数高、传输波长小的特点,所以此类高介电常数的微波介质陶瓷是研究最为广泛的一种。包括 BaO-R2O3-TiO2 系(R 为镧系稀土元素)、CaO-Li2O-R2O3-TiO2 系等。CaO-Li2O-R2O3-TiO2系是对BaO-R2O3-TiO体系的扩展, 各方面的性能比BaO-R2O3-TiO2 体系均衡。
[2]
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2:[1]贾琳蔚,李晓云,丘泰等.微波介质陶瓷分类及各体系研究进展[J].材料导报,2008(04):10-13+29. 先进陶瓷在线
[1]贾琳蔚,李晓云,丘泰等.微波介质陶瓷分类及各体系研究进展[J].材料导报,2008(04):10-13+29. 先进陶瓷在线
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中国微波介质陶瓷行业特征分析 中国微波介质陶瓷行业是一个具有广阔市场前景的新兴产业,其商业模式、竞争环境、用户画像、利润成本、行业周期、供给需求、准入门槛、发展前景等多个维度都具有一定的特点。在这些维度中,商业模式、竞争环境和用户画像是其中三个重要的维度。 商业模式 中国微波介质陶瓷行业的商业模式主要是以生产销售为主,同时也包括技术研发和服务支持。该行业的产品主要应用于通信、电子、航空航天等领域,因此其客户主要是这些领域的企业和机构。在商业模式上,该行业的企业主要采用B2B模式,即通过与客户建立长期稳定的合作关系来实现销售和利润的增长。此外,该行业的企业还会通过技术创新和产品升级来提高产品的附加值,从而获得更高的市场份额和利润。 竞争环境 中国微波介质陶瓷行业的竞争环境主要是由国内外企业共同构成的。国内企业主要集中在江苏、浙江、广东等地,其中一些企业已经具备了一定的规模和技术实力,能够满足国内市场的需求。而国外企业则主要来自日本、韩国、美国等发达国家,这些企业在技术研发、产品质量和品牌影响力方面具有较大优势。在竞争环境中,中国微波介质陶瓷行业的企业需要通过不断提高产品质量、降低成本、加强品牌建设等方式来提高市场竞争力。 用户画像 中国微波介质陶瓷行业的用户主要是通信、电子、航空航天等领域的企业和机构。这些用户对产品的要求主要包括高频性能、稳定性、可靠性等方面。此外,随着5G、物联网等新兴技术的发展,这些用户对微波介质陶瓷产品的需求将会进一步增加。根据数据显示,2019年中国微波介质陶瓷市场规模达到了约30亿元,预计到2025年将达到约60亿元,市场需求前景广阔。 结论 综上所述,中国微波介质陶瓷行业的商业模式、竞争环境和用户画像是其中三个重要的维度。在商业模式上,该行业的企业主要采用B2B模式,通过与客户建立长期稳定的合作关系来实现销售和利润的增长。在竞争环境中,中国微波介质陶瓷行业的企业需要通过不断提高产品质量、降低成本、加强品牌建设等方式来提高市场竞争力。在用户画像方面,该行业的用户主要是通信、电子、航空航天等领域的企业和机构,对产品的要求主要包括高频性能、稳定性、
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5G通讯技术的发展对各类电子元器件的需求和要求不断提升,小型化、高稳定性、低损耗的发展趋势使得微波介质陶瓷的使用领域愈加广泛,技术创新等更加注重通过产学研融合的方式进行突破,使得微波介质陶瓷行业具备国际竞争力。
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市场规模持续扩大,产品需求不断增加
5G通讯技术快速发展,带动5G手机的生产和5G基站建设,对MLCC、陶瓷滤波器等电子元器件需求不断增加,市场规模持续扩大。
微波介质陶瓷主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。根据三大运营商信息,2020年预计将建设超过55万个5G基站,2020年至2025年,三大运营商预计建成基本覆盖全国的5G网络,预计需要5G基站500万-550万个,按每个基站3面天线,每面天线64个滤波器估算,陶瓷介质滤波器市场需求达16亿只,产生MLCC新增需求预计超过500亿只。微波介质陶瓷行业下游需求旺盛,带动行业市场空间不断增大,发展迅速。微波介质陶瓷元器件目前广泛应用于移动通信、卫星通讯、卫星导航与定位、航空航天、电子器件、汽车工业、万物互联等领域。
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产学研深度融合,技术水平不断升级
产学研模式的成熟运用已成为推动中国微波介质陶瓷行业的重要力量。长期以来,高校不仅是微波介质陶瓷最前沿技术的研发者,也是突破行业技术发展瓶颈的关键角色。在高校和企业的共同努力下,产学研模式推动了微波介质陶瓷行业的技术水平不断提高。
高校成微波介质陶瓷技术集中地,产学研模式成重要技术发展模式。在产学研合作模式下,微波介质陶瓷生产商与科研机构、高等教育机构建立了紧密的合作伙伴关系,其中科研机构或高校成为微波介质陶瓷技术的重要来源。这种模式的成熟运用有效地推动了中国的微波介质陶瓷行业的技术创新,提高了整体生产效率,并逐步缩小了与国际水平的差距。中国微波介质陶瓷行业的技术核心主要集中在高校。国家知识产权局2023年8月份数据显示,微波介质陶瓷排名前十的申请人分别为天津大学、电子科技大学、桂林理工大学、浙江大学、杭州电子科技大学、西安交通大学、无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司、华中科技大学、中国科学院上海硅酸盐研究所、深圳市大富科技股份有限公司,属于微波介质陶瓷专利技术最密集分布区。这些高校不仅为微波介质陶瓷行业培养了大量高水平的研发人才,同时还为该行业的技术升级和发展提供了强大的基础研究支持。
3
小型化、高稳定性、低损耗
高介电常数ε、接近于零的频率温度系数τf、高品质因子Q
微波设备实现小型化、高稳定及廉价的方式是微波电路的集成化。在微波电路集成化的进程中,金属波导实现了平面微带集成化,微波管实现了小型化。但微波电路中各种金属谐振腔由于体积和重量太大,难以和微带电路相集成,所以使用微波介质陶瓷材料制作谐振器。谐振器的尺寸和电介质材料的介电常数的平方根成反比。电介质材料的介电常数越大,所需要的电介质陶瓷块体就越小,谐振器的尺寸也就越小。因此,微波介质陶瓷材料的高介电常数有利于微波介质滤波器的小型化,可使滤波器同微波管、微带线一道实现微波电路混合集成化,使器件尺寸达到毫米量级,其价格也比金属谐振腔低廉得多。如果微波介质材料的谐振频率随工作环境温度变化较大,滤波器的载波信号在不同的温度下就会漂移,从而影响设备的使用性能。温度的实际要求范围大致是-40℃~+100℃,在这个范围内,材料的频率温度系数τf不大于l0ppm/℃。滤波器的一个重要要求是插入损耗低,微波介质材料的介质损耗是影响介质滤波器插入损耗的一个主要因素。微波介质材料Q值与介质损耗tand成反比关系。Q值越大,滤波器的插入损耗就越低。
[3]
1:http://baike.eepw.com.cn/baike/showedition/id/6548
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2:http://vr.sina.com.cn/news/report/2020-09-04/doc-iivhvpwy4833117.shtml
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3:电子产品世界,国家专利局,三大运营商,灿勤科技招股说明书
电子产品世界,国家专利局,三大运营商,灿勤科技招股说明书
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