SAW濾波器的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)的三個(gè)方面
聲表面濾波器早期被應(yīng)用在黑白電視機(jī),收音機(jī)等消費(fèi)類電子產(chǎn)品.隨著時(shí)代的進(jìn)步,彩色電視機(jī)代替了黑白電視機(jī),智能手機(jī)代替了收音機(jī)(因?yàn)槭謾C(jī)功能中都帶有收音機(jī)的功能)。而聲表面濾波器就因此而停止生產(chǎn)了嗎?不,聲表面濾波器的前景可是十分的客觀。在彩色電視機(jī)和智能手機(jī)仍然還在存在聲表面濾波器。濾波器在我們生活中的消費(fèi)類電子中是必不可缺的重要元器件之一。如果電視機(jī)沒有了濾波器,那么電視機(jī)將會(huì)頻繁出現(xiàn)雪花狀,重影,聲音混雜不清晰等現(xiàn)象;如果手機(jī)中缺少了濾波器,那么手機(jī)接受到的信號(hào)將會(huì)很雜亂,其工作原理是:輸入換能器將電信號(hào)變成聲信號(hào),沿晶體表面?zhèn)鞑?,輸出換能器再將接收到的聲信號(hào)變成電信號(hào)輸出。在手機(jī)電路中的作用就是允許和不允許信號(hào)的輸出,過濾掉一些雜亂的信號(hào),輸出高頻段的信號(hào)
聲表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片材料的深度增加而迅速減少的彈性波。SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個(gè)聲電換能器——叉指換能器(IDT)。它采用半導(dǎo)體集成電路的平面工藝,在壓電基片表面蒸鍍一定厚度的鋁膜,再把設(shè)計(jì)好的兩個(gè)IDT的掩膜圖案,利用光刻方法沉積在基片表面,分別用作輸入換能器和輸出換能器。---- SAW濾波器的主要特點(diǎn)是:設(shè)計(jì)靈活性大、模擬/數(shù)字兼容、群延遲時(shí)間偏差和頻率選擇特性優(yōu)良(可選頻率范圍10MHz~3GHz)、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾(EMI)性能好、可靠性高、制作的器件體小量輕(其體積、重量分別是介質(zhì)陶瓷濾波器的1/40和1/30左右),而且還能實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的功能。
SAW濾波器(聲表面濾波器,以下簡稱SAW濾波器)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
小型片式化 SAW濾波器的小型片式化,是移動(dòng)通信和其它便攜式產(chǎn)品提出的基本要求。為縮小SAW濾波器的體積,通常采取三方面的措施:一是優(yōu)化設(shè)計(jì)器件用芯片,設(shè)法使其做得更??;二是改進(jìn)器件的封裝形式,現(xiàn)在已經(jīng)由傳統(tǒng)的圓形金屬殼封裝改為方形或長方形扁平金屬封裝或LCCC(無引線陶瓷芯片載體)表面貼裝的形式;三是將不同功能的SAW濾波器封裝在一起,構(gòu)成組合型器件以減小占用PCB的面積,如應(yīng)用于1.9GHz PCS終端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器
高頻、寬帶化 為適應(yīng)電子整機(jī)高頻、寬帶化的要求,SAW濾波器也必須提高工作頻率和拓展帶寬。研究表明,當(dāng)壓電基材選定之后,SAW濾波器的工作頻率則由IDT電極條寬度所決定,IDT電極條愈窄,頻率愈高。采用半導(dǎo)體0.35~0.2μm級(jí)的精細(xì)加工工藝,可制作出2~3GHz的SAW濾波器。
---- 拓展SAW濾波器的帶寬通常從優(yōu)化設(shè)計(jì)IDT的電極結(jié)構(gòu)入手。比如將IDT按串聯(lián)和并聯(lián)形式連接成梯形若干級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu),輸入/輸出直接實(shí)現(xiàn)連接,采用0.4μm以下的精細(xì)加工技術(shù),就可制作出用于無線局域網(wǎng)(LAN)的2.5GHz梯形結(jié)構(gòu)諧振式SAW濾波器,帶寬達(dá)100MHz;在多重模式濾波器中,采用縱向連接的濾波器帶寬要比橫向耦合型濾波器大一些,因此被廣泛用于蜂窩電話和尋呼機(jī)的RF濾波,而后者具有陡削的窄帶特性,可用于個(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)和模擬電話的中頻(IF)濾波。
降低插入損耗 早期SAW濾波器的最大缺陷是插入損耗大,一般在15dB以上,這對(duì)于要求低功耗的通信設(shè)備特別是接收前端是無法接受的。為滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)以及其它用途的要求,人們通過開發(fā)高性能的壓電材料和改進(jìn)IDT設(shè)計(jì),使器件的插入損耗降低到3~4dB,最低可達(dá)1dB。在石英晶振,壓電陶瓷晶振等眾多壓電材料研究成果中,最引人注目的是日本村田制作所發(fā)明的ZnO/藍(lán)寶石層狀結(jié)構(gòu)基片材料,利用這種基片材料,該所已制造出1.5GHz PDC用射頻SAW濾波器,其插入損耗僅1.2dB。
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