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SAW滤波器的现状及面临的挑战以及新型的IHP SAW滤波器介绍
发布日期:2024-02-29 作者: 火狐直播nba/电能质量产品

  IHP SAW也是所谓的incredible high pemance(辣眼睛)SAW,坊间称之为超级SAW。第一次看到这一个名称的时候真的忍不住惊了一呆,感叹下难得的直白。这里借Murata的宣传文档跟大家一起了解一下;

  无线通信终端中包含有,其频率范围从800到2500MHz。目前最广泛应用的射频滤波器是声表滤波器(通常简称SAW,是一种用石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,在其表面抛光后在上面蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极。分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。当输入叉指换能器接上交流电压信号时,压电晶体基片的表面就产生振动,并激发出与外加信号同频率的声波,此声波主要沿着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播,故称为声表面滤波,其中一个方向的声波被除数吸收声音的材料吸收,别一方向的声波则传送到输出叉指换能器,被转换为电信号输出)。

  近些年我们也看到了慢慢的变多的BAW滤波器的应用,(不同于SAW滤波器,BAW滤波器内的声波垂直传播。对使用石英晶体作为基板的BAW谐振器来说,贴嵌于石英基板顶、底两侧的金属对声波实施激励,使声波从顶部表面反弹至底部,以形成驻声波。而板坯厚度和电极质量(mass)决定了共振频率。在BAW滤波器大显身手的高频,其压电层的厚度必须在几微米量级,因此,要在载体基板上采用薄膜沉积和微机械加工技术实现谐振器结构)。在某些实现难度较高的频段,BAW技术具有SAW所难以企及的Q值及带宽特性。

  村田制作所最新开发的新型SAW滤波器的令人难以置信的高性能,Murata称之为IHP SAW滤波器,它克服了传统的SAW滤波器的缺点,并达到了优于BAW滤波器的性能。在这篇文章中,Murata介绍了新型的IHP SAW滤波器。

  射频滤波器大范围的应用于射频终端的收发链路中,允许特定频率或频带的信号通过,同时滤除不需要的干扰或杂散信号。由若干个谐振单元所组成,以不同的电路形式连接起来(如图1就是一个典型的梯形电路),提供具有一定带宽的滤波电路。

  在射频滤波器中,一个重要的特性是过渡带的陡峭程度,即在滤波器带通特性中处于通带和阻带之间的曲线。在通带和阻带之间的其过渡带宽(如图1中的红色箭头所示)如果过窄,会大幅度提升滤波器的设计难度。为了更好的提高过渡带的陡度,组成滤波器的谐振器之间的连接电路设计是很重要的,但谐振单元本身的特性(质量因数或Q值)也是重要的条件。为满足这些高难度频段的滤波器设计的基本要求,各厂家一直在努力提高谐振单元的Q值。基于单晶压电LiTaO3基板的SAW器件已大范围的应用于射频滤波器。该滤波器具有叉指换能器,安装在压电基板的表面。由IDT激发的表面声波的共振特性决定了射频滤波器的特征频带(图2)。

  市场上另一种常见的新型射频滤波器是体声波滤波器BAW.不同于SAW滤波器,BAW滤波器内的声波垂直传播。对使用石英晶体作为基板的BAW谐振器来说,贴嵌于石英基板顶、底两侧的金属对声波实施激励,使声波从顶部表面反弹至底部,以形成驻声波。而板坯厚度和电极质量(mass)决定了共振频率。虽然BAW的生产复杂程度较高,但是它可提供更高的Q值,提供更狭窄的过渡频带。

  在这样的背景之下,Murata公司成功地研发出了新的IHP SAW技术,克服了传统SAW的一些弱势。新的IHP SAW能轻松的获得接近甚至优于BAW的性能,同时拥有更好的温度特性。

  IHP SAW是具有以下几个特点的SAW滤波器:(1)高Q值, (2)低频率温度系数(TCF)和(3)良好的散热性

  IHP SAW具有高Q值的特性,这种滤波器采用了一种新的结构,使表面声波的能量聚焦在衬底表面上,从而使波在衬底上的无损耗传播。在1.9GHz频段,谐振单元Q值的峰值Qmax达到3000以上,而传统SAW滤波器的谐振单元Qmax在1000左右。

  图3是一个IHP SAW滤波器的实例,设计频段是Band25,传统认为这是最难处理的频段。实测数据较为令人满意,Tx频段的插损典型值为1.5dB, Rx频段插损典型值约2.1dB;隔离度的典型值为Tx频段57dB,Rx频段59dB;这已达到了完全能够完全满足设计需要的程度。

  IHP SAW滤波器能改善频率温度系数TCF,该滤波器通过同时控制基板的线性线胀系数和声音的速度,达到令人满意的温度特性。图4显示了滤波器的特性,当温度从35°C到+ 85°C.传统的SAW滤波器在TCF具有一个非常大的转变,约40 ppm /°C,而IHP SAW滤波器可以表现出一种改进的TCF特性,达到约±8 ppm /°C或更低。TCF改进了约30 ppm /°C,通过适当设计的基板结构能更加进一步提高到0 ppm /°C。

  IHPSAW滤波器也表现出良好的散热特性,当有高功率电信号的输入时,IDT产生热量。输入更强烈的信号会产生更多的热量,这可能会引起设备故障,包括电极故障。而IHP SAW滤波器可以将电极产生的热量高效低消散到基板上,以此来降低了温度的升高,比传统的SAW滤波器低将近一半。低TCF和更好的散热特性,保证了SAW滤波器在高温下频响稳定性。

  IHPSAW滤波器在从800M到2.5GHz这样的宽频带内都可以表现出优秀的性能,在近期的研究中我们也验证过3.5GHz的性能,该频段也被认为是传统SAW滤波器难以企及的高频带(Q值对比曲线)。移动终端向高速通信工具的演进是未来发展的必然之路。IHP SAW滤波器产品也是应对下一代通信终端所带来的挑战的潜在选择。

  IHP SAW滤波器另一个特征是带宽调整的自由度。IHP SAW滤波器允许设计者选择他们想要的任何带宽。除此之外,该IHP SAW滤波器可用于滤波器小型化的要求,与传统的SAW滤波器相比,上述三个特性将有利于器件的小型化。随着移动终端上可用尺寸的缩小,对射频器件的尺寸也提出了慢慢的升高的要求。在这种前提下,IHP SAW滤波器是一种可提供尺寸优势的理想产品。

  文章出处:【微信号:RF_Semiconductor,微信公众号:射频半导体】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

  是在压电基片材料表面产生并传播,且振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一种弹性波

  基本理论 /

  技术,它的原理及技术特点是什么 /

  匹配的目的和方法 /

  和IC之间使用外部分立晶体管作为低噪声放大器(LNA)。这样做的缺点是晶体管及其外部组件的额外成本,

  的接收器设计 /

  桎梏? /

  的作用。它利用声波在固体表面传播的特性,将电信号转换为声波信号,并通过设定合适的谐振频率和带宽

  的工艺制造流程 /

  高通发布AI Hub平台和Wi-Fi7芯片, 助力研发人员构建AI模型和多终端用例