SAW滤波器的发展趋势主要体现的三个方面
声表面滤波器早期被应用在黑白电视机,收音机等消费类电子产品.随着时代的进步,彩色电视机代替了黑白电视机,智能手机代替了收音机(因为手机功能中都带有收音机的功能)。而声表面滤波器就因此而停止生产了吗?不,声表面滤波器的前景可是十分的客观。在彩色电视机和智能手机仍然还在存在声表面滤波器。滤波器在我们生活中的消费类电子中是必不可缺的重要元器件之一。如果电视机没有了滤波器,那么电视机将会频繁出现雪花状,重影,声音混杂不清晰等现象;如果手机中缺少了滤波器,那么手机接受到的信号将会很杂乱,其工作原理是:输入换能器将电信号变成声信号,沿晶体表面传播,输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。在手机电路中的作用就是允许和不允许信号的输出,过滤掉一些杂乱的信号,输出高频段的信号
声表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器(IDT)。它采用半导体集成电路的平面工艺,在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜,再把设计好的两个IDT的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,分别用作输入换能器和输出换能器。---- SAW滤波器的主要特点是:设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择特性优良(可选频率范围10MHz~3GHz)、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰(EMI)性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻(其体积、重量分别是介质陶瓷滤波器的1/40和1/30左右),而且还能实现多种复杂的功能。
SAW滤波器(声表面滤波器,以下简称SAW滤波器)的发展趋势主要体现在以下几个方面
小型片式化 SAW滤波器的小型片式化,是移动通信和其它便携式产品提出的基本要求。为缩小SAW滤波器的体积,通常采取三方面的措施:一是优化设计器件用芯片,设法使其做得更小;二是改进器件的封装形式,现在已经由传统的圆形金属壳封装改为方形或长方形扁平金属封装或LCCC(无引线陶瓷芯片载体)表面贴装的形式;三是将不同功能的SAW滤波器封装在一起,构成组合型器件以减小占用PCB的面积,如应用于1.9GHz PCS终端60MHz带宽的双频段SAW滤波器
高频、宽带化 为适应电子整机高频、宽带化的要求,SAW滤波器也必须提高工作频率和拓展带宽。研究表明,当压电基材选定之后,SAW滤波器的工作频率则由IDT电极条宽度所决定,IDT电极条愈窄,频率愈高。采用半导体0.35~0.2μm级的精细加工工艺,可制作出2~3GHz的SAW滤波器。
---- 拓展SAW滤波器的带宽通常从优化设计IDT的电极结构入手。比如将IDT按串联和并联形式连接成梯形若干级联的结构,输入/输出直接实现连接,采用0.4μm以下的精细加工技术,就可制作出用于无线局域网(LAN)的2.5GHz梯形结构谐振式SAW滤波器,带宽达100MHz;在多重模式滤波器中,采用纵向连接的滤波器带宽要比横向耦合型滤波器大一些,因此被广泛用于蜂窝电话和寻呼机的RF滤波,而后者具有陡削的窄带特性,可用于个人数字蜂窝(PDC)和模拟电话的中频(IF)滤波。
降低插入损耗 早期SAW滤波器的最大缺陷是插入损耗大,一般在15dB以上,这对于要求低功耗的通信设备特别是接收前端是无法接受的。为满足现代通信系统以及其它用途的要求,人们通过开发高性能的压电材料和改进IDT设计,使器件的插入损耗降低到3~4dB,最低可达1dB。在石英晶振,压电陶瓷晶振等众多压电材料研究成果中,最引人注目的是日本村田制作所发明的ZnO/蓝宝石层状结构基片材料,利用这种基片材料,该所已制造出1.5GHz PDC用射频SAW滤波器,其插入损耗仅1.2dB。
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