SAW濾波器的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)的三個方面
聲表面濾波器早期被應用在黑白電視機,收音機等消費類電子產品.隨著時代的進步,彩色電視機代替了黑白電視機,智能手機代替了收音機(因為手機功能中都帶有收音機的功能)。而聲表面濾波器就因此而停止生產了嗎?不,聲表面濾波器的前景可是十分的客觀。在彩色電視機和智能手機仍然還在存在聲表面濾波器。濾波器在我們生活中的消費類電子中是必不可缺的重要元器件之一。如果電視機沒有了濾波器,那么電視機將會頻繁出現(xiàn)雪花狀,重影,聲音混雜不清晰等現(xiàn)象;如果手機中缺少了濾波器,那么手機接受到的信號將會很雜亂,其工作原理是:輸入換能器將電信號變成聲信號,沿晶體表面?zhèn)鞑ィ敵鰮Q能器再將接收到的聲信號變成電信號輸出。在手機電路中的作用就是允許和不允許信號的輸出,過濾掉一些雜亂的信號,輸出高頻段的信號
聲表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在壓電基片材料表面產生并傳播、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濾波器的基本結構是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個聲電換能器——叉指換能器(IDT)。它采用半導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,再把設計好的兩個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濾波器的主要特點是:設計靈活性大、模擬/數(shù)字兼容、群延遲時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、重量分別是介質陶瓷濾波器的1/40和1/30左右),而且還能實現(xiàn)多種復雜的功能。
SAW濾波器(聲表面濾波器,以下簡稱SAW濾波器)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面
小型片式化 SAW濾波器的小型片式化,是移動通信和其它便攜式產品提出的基本要求。為縮小SAW濾波器的體積,通常采取三方面的措施:一是優(yōu)化設計器件用芯片,設法使其做得更小;二是改進器件的封裝形式,現(xiàn)在已經由傳統(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,構成組合型器件以減小占用PCB的面積,如應用于1.9GHz PCS終端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器
高頻、寬帶化 為適應電子整機高頻、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。采用半導體0.35~0.2μm級的精細加工工藝,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)化設計IDT的電極結構入手。比如將IDT按串聯(lián)和并聯(lián)形式連接成梯形若干級聯(lián)的結構,輸入/輸出直接實現(xiàn)連接,采用0.4μm以下的精細加工技術,就可制作出用于無線局域網(LAN)的2.5GHz梯形結構諧振式SAW濾波器,帶寬達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的RF濾波,而后者具有陡削的窄帶特性,可用于個人數(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,這對于要求低功耗的通信設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IDT設計,使器件的插入損耗降低到3~4dB,最低可達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/藍寶石層狀結構基片材料,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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