　　對(duì)濾波器還不甚了解嗎?這兩個(gè)方面是很好的切入點(diǎn)
　　都20年了,5G都在大規(guī)模建設(shè)了,如果你還對(duì)濾波器不甚了解的是不是有點(diǎn)說(shuō)不過(guò)去呢?特別是從事通信產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的朋友們一定要看過(guò)來(lái)啦,從這兩個(gè)方面切入可以讓你對(duì)濾波器了解更加透徹.現(xiàn)在市面上應(yīng)用最多就是聲表面濾波器,就一個(gè)原因,它的耐溫性能好,并且相較于石英晶振制品便宜.濾波器嘛,顧名思義,這就是一種提供濾波作用的頻控元件,通常的應(yīng)用領(lǐng)域是應(yīng)用在通信設(shè)備上或者是需要進(jìn)行信號(hào)處理的產(chǎn)品上
　　發(fā)射換能器將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲表面波,在基片表面上傳播,經(jīng)過(guò)一定的延遲后,接收換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出.濾波過(guò)程是在電到聲和聲到電的轉(zhuǎn)換中實(shí)現(xiàn),所以可以將聲表面濾波器等效為一個(gè)兩端口的無(wú)源網(wǎng)絡(luò),如圖2所示.圖中H1(ω)是發(fā)射(或輸入)叉指換能器IDT1的頻率響應(yīng),H2(ω)是接收(或輸出)叉指換能器IDT2的頻率響應(yīng),H3(ω)是SAW在兩叉指換能器間的傳輸特性.設(shè)聲表面波的波速是Vs,由于Vs是非色散性的,顯然H3(ω)可等效為一個(gè)具有一定延時(shí)t0的全通時(shí)延網(wǎng)絡(luò).若輸入和輸出叉指換能器中心間的距離為L(zhǎng),則有

　　式中A3為常數(shù),一般記為1.于是,聲表面濾波器總的傳輸函數(shù)(或頻率響應(yīng))是應(yīng)用傅里葉變換特性,在分析中考慮1|)(|3≈ωH,因此,可以不計(jì)入)(3ωH.聲表面波濾波器的頻率響應(yīng)為
　　SAW濾波器
　　專業(yè)術(shù)語(yǔ)
　　標(biāo)稱頻率:通常是指中間頻率的標(biāo)稱值,用于做相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的參考頻率.
　　通帶寬度:這是一個(gè)頻率間隔,并確保這時(shí)的相對(duì)衰耗等于或低于指定的衰耗值
　　帶內(nèi)波動(dòng):這是指通帶內(nèi)達(dá)到最大衰減之間,最大和最小衰減耗的最大差值
　　插入損耗:這是區(qū)分315M濾波器插入和未插入時(shí)的衰耗值的,它可分為最小損耗和恒定損耗.最小損耗是指插入損耗的最小值,恒定損耗是指在標(biāo)稱頻率時(shí)的損耗.兩者都可作為插入損耗的參考標(biāo)準(zhǔn),通常將最小損耗作為標(biāo)準(zhǔn).
　　阻帶寬度:指相對(duì)衰耗等于或高于指定值的頻率間隔.
　　固定衰耗和帶寬:這是指在衰耗帶寬中保證的相對(duì)損耗和頻率間隔.
　　終端阻抗:這是電源阻抗或從濾波器側(cè)看的負(fù)載阻抗值,它通常被等效為一個(gè)電阻和電容的并聯(lián).
　　群延時(shí):它是相位對(duì)角頻率的微分值
　　群延時(shí)帶內(nèi)波動(dòng):在特定的通帶寬度中群延時(shí)的最大和最小群延時(shí)的最大差值
　　1．產(chǎn)能力范圍如下所示:
　　2．在聲表面波的最大額定值范圍內(nèi)使用
　　3．不要用高于最大輸入電壓值的電壓,過(guò)高的電壓會(huì)加速產(chǎn)品特性的退化.
　　4．在使用貼片型SAW濾波器前,要做好接地工作,從而盡量減小輸入和輸出端的耦合,否則將這種耦合造成器件的幅度和群延時(shí)波動(dòng).注意波頻為f=1/T
　　5．在輸入和輸出區(qū)之間成倍反射的聲表面波TTE波著附于主信號(hào)波上,會(huì)使主信號(hào)幅度和群延時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng),從而增加端品間的失配度,而SAW應(yīng)該工作在給定的終端條件下.注意波頻為f=l/T
　　6．注意不要在引腳施加太大的壓力
　　7．存儲(chǔ)和運(yùn)輸聲表面濾波器件的特定溫度必須低于85℃
　　8．注意在焊接聲表面波產(chǎn)品的時(shí)候要防止施加電壓
　　9．避免聲表面波作為獨(dú)立單元和被安裝在PC板上后被超聲波消磁.在聲表面波產(chǎn)品清洗時(shí)應(yīng)該仔細(xì)選擇清洗劑(器)
　　10．安裝表帖裝型聲表面波設(shè)備
　　　　10-1嚴(yán)重的溫暖變化；在嚴(yán)重的溫度變化情況下,焊接部分將出現(xiàn)爆裂,因?yàn)橛∷⒕€路板材和表面型聲表面波器件的陶瓷封裝有著不同溫度系數(shù).如果要避免這種情況出現(xiàn),請(qǐng)預(yù)先向我們咨詢溫度條件等情況.
　　　　10-2來(lái)自自動(dòng)焊接的震動(dòng)；請(qǐng)注意,如果自動(dòng)焊接過(guò)程給聲表面波設(shè)備太多機(jī)械震動(dòng)將會(huì)器件的電特性將惡化,.
　　　　10-3(因PC板變形而引起的壓力)如果PC板在安裝了聲表面波設(shè)備后發(fā)生變形,機(jī)械應(yīng)力將會(huì)引起焊接部分脫落與設(shè)備封裝的開裂.
　　無(wú)線通信中用聲表面濾波器的研究
　　在移動(dòng)通信系統(tǒng)中,無(wú)論是數(shù)字式還是模擬式,其發(fā)射和接收信號(hào)的功能模塊電路結(jié)構(gòu)基本相同,如圖3所示.在Tx端,在載波上對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,通過(guò)放大電路將功率放大,然后經(jīng)過(guò)SAW濾波器濾波后由天線將信號(hào)發(fā)出,本通道要求濾波器損耗低,可承受大功率；在Rx端通道,天線接收到的微弱信號(hào)經(jīng)SAW濾波器過(guò)濾后,進(jìn)行放大解調(diào),最終獲得所要的信息,要求濾波器損耗低,阻帶抑制高.
　　傳統(tǒng)的介質(zhì)濾波器一般具有損耗低、大帶寬以及較高的功率承受能力等特點(diǎn).但其致命的弱點(diǎn)是體積太大,難以適應(yīng)移動(dòng)電話向微型化方向發(fā)展的趨勢(shì).而聲表面濾波器具有體積小,適合于微型封、一致性好、無(wú)須調(diào)整的優(yōu)點(diǎn).本文以無(wú)線通信系統(tǒng)中移動(dòng)電話用SAW濾波器(其技術(shù)要求為:Tx端中心頻率f0為902.5MHz,帶寬為25MHz；Rx端f0為947.5MHz,帶寬為25MHz)為例,介紹梯型結(jié)構(gòu)SAW濾波器的等效電路分析,并給出設(shè)計(jì)結(jié)果.
等效電路分析
　　采用電網(wǎng)絡(luò)分析與綜合理論,將梯型結(jié)構(gòu)的SAW濾波器由單端對(duì)聲表面諧振器來(lái)代替網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)單元.此結(jié)構(gòu)具有電感電容(LC)濾波器低損耗的優(yōu)點(diǎn),而且可承受大功率,體積較小.這種結(jié)構(gòu)一般用來(lái)設(shè)計(jì)射頻濾波器,工作頻率范圍為300～2400MHz,相對(duì)帶寬為2%～6%,插入損耗小于5dB.
　　設(shè)計(jì)單端對(duì)諧振器時(shí),使并臂諧振器的反諧振頻率與串臂諧振器的諧振頻率相同.其中frp、fap、frs、fas分別為并臂、串臂諧振器的諧振頻率和反諧振頻率.根據(jù)梯型濾波器傳輸函數(shù)截止條件可知,串臂諧振器阻抗Zs和并臂諧振器阻抗ZP性質(zhì)相同時(shí),形成阻帶；Zs、ZP性質(zhì)相反,且Zs/ZP>－1時(shí),形成通帶；Zs/ZP<－1時(shí),形成過(guò)渡帶；Zs/ZP=－1時(shí)的頻率點(diǎn)為截止頻率.
　　SAw濾波器的設(shè)計(jì)
　　設(shè)計(jì)梯型結(jié)構(gòu)濾波器[3,4],主要是對(duì)單端諧振器的設(shè)計(jì),并協(xié)調(diào)好串臂和并臂諧振器的相互關(guān)系.諧振器的阻抗可用其諧振頻率
　　式中ωrs=2πfrs,ωrp=2πfrp分別為串臂、并臂諧振角頻率；ωra=2πfra,ωap=2πfap分別為串臂、并臂反諧振角頻率；為使梯型濾波器的匹配阻抗為線性阻抗Rp,串、并臂阻抗應(yīng)滿足聲表面諧振器的頻率關(guān)系為fap≈frs,f0=frp=fas－f0.在通帶頻率范圍內(nèi),Δf=(fas－frp)/2,將式(4)、(5)代入式(6),可化為式中一般取為50Ω.單端對(duì)諧振器的靜電容可由下式獲得
　　設(shè)計(jì)得到的聲表面濾波器頻率特性如圖7所示,其中心頻率為947.5MHz,3dB帶寬>30MHz,插損≤4.0dB,SS>30dB,匹配阻抗為50Ω,取得了較為滿意的結(jié)果.

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