聲表面濾波器在通信電路中的應(yīng)用

晏小慶 阮云蘭 江西工程學(xué)院

聲表面濾波器作為一種模擬信號(hào)的處理器件，其可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意精度幅頻與相頻特性的濾波，這便是其他濾波器不那么容易實(shí)現(xiàn)的，聲表面濾波器在電子信息領(lǐng)域取得了廣泛運(yùn)用。故而研究與分析聲表面濾波器在通信電路之中具有極其正面的意義與價(jià)值。

1 聲表面波及聲表面波濾波器

聲表面波（即SAW.Surface Acoustic Wave）是于壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、而振幅隨著基片材料深度的增加繼而急速減少的一種彈性波，英國(guó)物理學(xué)家Railey通過(guò)對(duì)地震波的探究，于理論上表述了除去彈性固體內(nèi)所存在的縱波與剪切波外，還可能存在一種波，即沿著半無(wú)限表面固體傳播，即稱為聲表面波。

基于信號(hào)理論發(fā)展，并對(duì)于高性能處理器件的日益需求化，其中半導(dǎo)體工藝技術(shù)也在不斷改進(jìn)，促使聲表面濾波器其工作頻率由10MHz拓展到3GHz的范圍。故而其器材在無(wú)線電頻率信號(hào)處理器之中得到了廣泛重視，且SAW濾波器成功運(yùn)用于移動(dòng)通信、無(wú)線尋呼、有線電視等行業(yè)領(lǐng)域之中。

1.1 SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)

其基本結(jié)構(gòu)是基于壓電特性材料中拋光面上所制作的聲電換能器，即叉指換能器，主要運(yùn)用半導(dǎo)體集成電路工藝，于電基片上蒸鍍鋁膜，通過(guò)光刻技術(shù)，將兩個(gè)IDT的掩膜圖案沉淀于基片表面，即可實(shí)現(xiàn)輸入換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)，并沿電晶體表面?zhèn)鞑ィ^而輸出是通過(guò)換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

1.2 SAW濾波器的特點(diǎn)特性

于設(shè)計(jì)上靈活多變、頻率選擇性優(yōu)良、輸入輸出阻抗誤差小、可抗電磁干擾、制作器材輕便，并可實(shí)現(xiàn)多種多樣的功能，在體積與重量上分別為陶瓷介質(zhì)濾波器的四十分之一到三十分之一上下，有著多種多樣的復(fù)雜功能。這樣的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)之下，適應(yīng)了現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)備與便攜式設(shè)備所需的便捷性，而其高頻性、數(shù)字性、高可靠性等方面較為突出，其不足之處便為制作材料昂貴、制作工藝以及精確程度要求極高。

1.3 SAW濾波器于通信領(lǐng)域上的影響

CATV上鄰域傳播的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)SAW濾波器的特殊過(guò)渡帶，相比于隔頻傳輸，翻倍提高了頻譜的利用率，基于濾波器的裝備下，電視對(duì)于信號(hào)的順利接收及工作變得穩(wěn)定可靠。早期濾波器的工作主要應(yīng)用領(lǐng)域是以電視機(jī)為代表的試聽類家電產(chǎn)品，并且自從進(jìn)入了80年代，各類電子信息尤其是通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展尤為迅速，其中SAW濾波器為其提供了無(wú)比廣闊的市場(chǎng)空間，且產(chǎn)量與需求上呈現(xiàn)直線上升的趨勢(shì)，世界上SAW濾波器的年產(chǎn)量還在不斷的增加，穩(wěn)定高達(dá)6億以上，而其中大半都是為生產(chǎn)移動(dòng)通信小型RF。

2 聲表面濾波器在通信電路中的作用與應(yīng)用

于移動(dòng)通信之中系統(tǒng)發(fā)射端以及接收端都需經(jīng)過(guò)濾波器濾波后方能穩(wěn)定發(fā)揮其作用，且工作頻率多于800MHz.2GHz、帶寬方面為17.30MHz，因而濾波器須具有低插損、高阻帶抑制以及高鏡像衰減、體型小、成本低等特點(diǎn)，在所需的工作頻段以及體積亦或是性能造價(jià)方面都占據(jù)優(yōu)勢(shì)，聲表面濾波器能在通信行業(yè)系統(tǒng)之中也是無(wú)出其右的，這也是壓電陶瓷介質(zhì)濾波器與單片晶體濾波器所達(dá)不到的。

在以往的無(wú)線尋呼系統(tǒng)之中，BP機(jī)所接收的信號(hào)將其先濾波繼而再放大，而濾波器的特性通常直接影響到其信號(hào)接收的靈敏度以及精確度。現(xiàn)在糖廠都已由SAW濾波器替代，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)上用戶迅速增長(zhǎng)，且電話上網(wǎng)的主要缺陷即是帶寬過(guò)窄，下載速度過(guò)慢，考慮到CATV極其豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，其信息的傳播速度提高迅速，且該系統(tǒng)之中都需要SAW濾波器以解決鄰頻抑制問題，由此可見聲表面濾波器的市場(chǎng)尤為之大。

其中濾波器的選頻分為四個(gè)類別：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。并且當(dāng)代SAW濾波器的主要特點(diǎn)多適應(yīng)現(xiàn)代電子通信設(shè)備以及便攜式電子通信設(shè)備，其中日本富士通、三洋電器、豐田等壓電基片的生產(chǎn)技術(shù)制造商壟斷了世界SAW濾波器市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)，年產(chǎn)量可觀，其中富士通公司所制造的小型射頻SAW濾波器占據(jù)全球市場(chǎng)份額的百分之35上下，聲表面濾波器通俗的說(shuō)也是一種電子元器件,它是起到過(guò)濾雜音的作用,一般用于通訊產(chǎn)品,之前這款物料在手機(jī)行業(yè)中用量很大,隨著智能機(jī)的問世,由于體積多大不適用于智能機(jī)慢慢淘汰掉了.不過(guò)有些通訊產(chǎn)品還是有用到像對(duì)講,無(wú)繩電話等.現(xiàn)在主要用于收音產(chǎn)品中。聲表面波濾波器作為一個(gè)濾波器，主要用在通訊上。由于本身具有體積特別小（最小的只有米粒大）、插入損耗低（可以達(dá)到0.5dB內(nèi)）等優(yōu)點(diǎn)，目前應(yīng)用最廣的就是手機(jī)射頻前端，也就是說(shuō)每一款手機(jī)當(dāng)中都有聲表面波濾波器。

3 總結(jié)

國(guó)外研究上的失效機(jī)理從定性分析進(jìn)而轉(zhuǎn)化為定量建模與計(jì)算機(jī)模擬之上，并于可靠的設(shè)計(jì)兼預(yù)測(cè)技術(shù)上，以達(dá)到電路設(shè)計(jì)上的最優(yōu)化分析與仿真，各類失效機(jī)理模型通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助得以預(yù)測(cè)并順利著手于應(yīng)用方面的發(fā)展。

我國(guó)對(duì)于物理的應(yīng)用技術(shù)與研究與國(guó)外尚有差距，就SAW器材而言，差距則更為明顯，而SAW器材于軍事通信、電子偵察以及各類電子信息領(lǐng)域之中都占一定的位置，并且通由SAW濾波器及其可靠的物理性應(yīng)用技術(shù)研究，著重于該研究的進(jìn)行有利于拔高我國(guó)的SAW設(shè)備的設(shè)計(jì)以及制造水平的提升。