1、什么是SAWF聲表面濾波器），特點及用途(2009-08-01 10:44:52)轉載標簽：聲表濾波器振蕩器晶振雜談什么是SAWF聲表面波濾波器）聲表面波濾波器是利用石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇晶體具有壓電效應的性質做 成的。所謂壓電效應，即是當晶體受到機械作用時，將產生與壓力成正比的電 場的現象。具有壓電效應的晶體，在受到電信號的作用時，也會產生彈性形變 而發出機械波（聲波），即可把電信號轉為聲信號。由于這種聲波只在晶體表 面傳播，故稱為聲表面波。聲表面波濾波器的英文縮寫為SAWF聲表面波濾波器具有體積小，重量輕、性能可靠、不需要復雜調整。在有線電視系統中實現 鄰頻傳輸的關鍵器件。聲表面波濾波器的特

2、點是：（ 1）頻率響應平坦，不平坦 度僅為 士 0.3- 士 0.5d群時延 士 30- 士 50ns（2） SAWF矩形系數好，帶外抑制可達40dB以上。（3）插入損耗雖高達 25-30dB,但可以用放大器補償電平損失。聲表面波濾波器包括聲表面波電視圖 像中頻濾波器、電視伴音濾波器、電視頻道殘留邊帶濾波器。聲表面波濾波器 的典型技術指標如下表所示。聲表面濾波器封裝的分類插件型和貼片型 （具體的圖片如下圖聲表面波濾波器的應用及發展1 前言聲表面波一SAW（ SurfaceAcousticWave就是在壓電基片材料表面產生和傳 播、且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

3、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 一一叉指換 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，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， 分別作為輸入換能器和輸出換能器。其工作原理是輸入換能器將電信號變成聲 信號，沿晶體表面傳播，輸出換能器再將接收到的聲信號變成電信號輸出。2SAW濾波器的特點SAW濾波器的主要特點是設計靈活性大、模擬/數字兼容、群延遲時間偏差 和頻率選擇性優良（可選頻率范圍為 10MHz3GHZ、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

4、、重量分別是陶瓷介質濾波器的 1/40和 1/30 左右，且能實現多種復雜的 功能。SAW濾波器的特征和優點，適應了現代通信系統設備及便攜式電話輕薄 短小化和高頻化、數字化、高性能、高可靠等方面的要求。其不足之處是所需 基片材料的價格昂貴，對基片的定向、切割、研磨、拋光和制造工藝要求高。 受基片結晶工藝苛刻和制造精度要求嚴的影響，日本富士通、三洋電器、豐田 等少數幾家掌握壓電基片生產技術的制造商壟斷了世界SAW濾波器市場。富士通公司控制了移動電話用小型射頻 SAW濾波器全球市場40%左右的份額，目前 其年產量在1.5億只以上，最小的產品尺寸已達到 2.5mm< 2mm,重22mg，集 倒

5、裝式組件和專利諧振器型濾波器設計于一體，使濾波器性能突破性飛躍。三 洋電器公司是世界最大的視聽家電用 SAW濾波器制造商之一，為保持其價格上 的優勢，該公司在我國深圳設有組裝廠，年產 5000 萬只。豐田公司主要生產移 動通信用SAW濾波器，可提供30多種標準型產品，均適用于表面安裝。3SAW濾波器的用途SAW濾波器在抑制電子信息設備高次諧波、鏡像信息、發射漏泄信號以及各類寄生雜波干擾等方面起到良好的作用，可以實現任意所需精度的幅頻和相頻特性的濾波，這是其它濾波器難以完成的。近年來國外已將SAW濾波器片式化，重量只有0.2g;另外，由于采用了新的晶體材料和最新的精細加工技術， 使SAW器件上使

6、用上限頻率提高到2.5GHz3GHz。從而促使SAW濾波器在抗 EMI領域獲得更廣泛的應用。SAW濾波器以極陡的過渡帶使CATV的鄰頻傳輸得 以實現，與隔頻傳輸相比，頻譜利用率提高了 1 倍。電視接收機如果不采用 SAW濾波器，不可能穩定可靠地工作。事實上，早期SAW濾波器的主要應用領域就是以電視機為代表的視聽家電產品， 20世紀 80 年代末，由于電子信息特別 是通信產業的高速發展，為SAW濾波器提供了一個廣闊的市場空間，致使其產 量和需求呈直線上升趨勢。目前世界 SAW濾波器的年產量在6億只以上，其中 移動通信等用小型化RFSAW慮波器就達4.3億只。移動通信系統的發射端（TX和接收端（R

7、S必須經過濾波器濾波后才能 發揮作用，由于其工作頻段一般在 800MHz2GHz帶寬為17MHz30MHz, 故要求濾波器具有低插損、高阻帶抑制和高鏡像衰減、承受大功率、低成本、 小型化等特點。由于工作頻段、體積和性能價格比等方面的優勢，SAW濾波器在移動通信系統的應用中獨占鰲頭，這是壓電陶瓷濾波器和單片晶體濾波器望 塵莫及的。在無線尋呼系統中，BP機接收到的RF信號需先經濾波再進行放大。濾波 器的電氣特性直接影響到接收信號的靈敏度和精確度，早期生產的BP機一般采用LC濾波器，但由于LC濾波器的調試復雜，選擇性和穩定性又較差，因此現 在逐漸被SAW濾波器所取代。隨著 Internet 的迅猛發

8、展，全球上網用戶愈來愈多，但目前通過電話上網的最大缺點是帶寬太窄（幾十千赫），下載速度極慢，而CATV網絡頻率資源豐富，不少商家因此均在開發基于 CATV網的寬帶多媒體數據廣播系統（如 VOD 等），通過CATV上網可使信息傳輸速度提高幾十倍以上，在這些系統中都要用 到高性能的SAW濾波器來解決鄰頻抑制問題。可見，SAW濾波器的市場前景十 分可觀。4SAW濾波器的發展趨勢4.1 小型片式化SAW濾波器的小型片式化，是移動通信和其他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：一是優化設計器件用 芯片，使其做得更小；二是改進器件的封裝形式，現已由傳統的圓形金屬殼封

9、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； 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 PCB面積，如 應用于1.9GHzPC貿端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器以及近來富士通公司開 發的雙帶式（可支持模擬和數字兩種模式）便攜式手機用SAW濾波器，均裝有兩個濾波器。4.2 高頻、寬帶化SAW濾波器也必須提高工作頻率和SAW濾波器的工作頻率則由IDT 采用 0.35 an0.2 am級的半導體為適應電子整機高頻、寬帶化的要求， 拓展帶寬。研究表明，當壓電基材選定之后， 電極條寬決定，IDT電極條愈窄，頻率愈高， 微細加工工藝，可制作出 2GH&q

10、uot;3GHz的SAW濾波器。拓展SAW濾波器的帶寬通常從優化設計IDT的電極結構入手。如將IDT按 串聯和并聯形式連接成梯形若干級聯的結構，輸入 /輸出直接實現連接，采用 0.4 am以下的微細加工技術，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，可用于個人數字蜂窩（PDQ和模擬電話的中頻（IF）濾波。4.3 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。為滿足現代通