淺談濾波器

隨著現(xiàn)在人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的速度需求的不斷提升，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)也在不斷的演進(jìn)，由最初的2G到現(xiàn)在的5G，網(wǎng)絡(luò)速度在不斷的提升，由最初的手機(jī)只能用于通話到現(xiàn)在的智能社會(huì)，萬物互聯(lián)，給人們的生活帶來了很大的便利，同時(shí)這些也給手機(jī)射頻的設(shè)計(jì)帶來了很多挑戰(zhàn)，濾波器的選型就是其中一個(gè)，網(wǎng)絡(luò)的不斷演進(jìn)導(dǎo)致架構(gòu)越來越復(fù)雜，頻段越來越多，頻段與頻段之間的干擾，頻段的倍頻干擾都是目前濾波器的設(shè)計(jì)需要考慮的問題，下面就和大家簡(jiǎn)單介紹一下濾波器的工藝和參數(shù)。

1. 濾波器工藝

目前濾波器主要的工藝：

SAW，BAW，IPD，LTCC

SAW: Surface Acoustic Wave聲表面波濾波器,利用壓電效應(yīng),當(dāng)對(duì)晶體施以電壓，晶體將發(fā)生機(jī)械形變，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。當(dāng)這種晶體被機(jī)械壓縮或展延時(shí)，機(jī)械能又轉(zhuǎn)換為電能。在晶體結(jié)構(gòu)的兩面形成電荷，使電流流過端子，形成端子間的電壓。SAW濾波器有一定的局限。SAW在1.5GHz以下使用非常合適，但是在工作頻率超過1.5GHz時(shí)，SAW的Q值開始下降，到2.5GHz時(shí)，SAW的選擇性已經(jīng)只能用在一些要求比較低的場(chǎng)合。

BAW：Bulk Acoustic Wave帶諧振腔體聲波濾波器,聲波垂直傳播，貼嵌于石英基板頂、底兩側(cè)的金屬對(duì)聲波實(shí)施激勵(lì)，使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波。在>2.5GHz的頻段，BAW壓電層的厚度必須在幾微米量級(jí)，因此，要在載體基板上采用薄膜沉積和微機(jī)械加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)諧振器結(jié)構(gòu)。為了把聲波的能量局限在濾波器體內(nèi)，通過堆疊不同厚度和密度的薄層形成一個(gè)聲布拉格（Bragg）反射器?；蛘咄ㄟ^堆疊不同材質(zhì)的薄層形成一個(gè)反射器。BAW濾波器在高頻段可實(shí)現(xiàn)低插入損耗和高Q值，成為高性能射頻系統(tǒng)的首選。BAW濾波器的成本目前還很高，這成為了限制BAW普及的重要因素。

IPD：Integrated Passive Devices是半導(dǎo)體無源器件技術(shù)，可以用來制作LC濾波電路，所制成的濾波器稱為IPD濾波器。一種集成LC低通濾波器制作工藝為通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化將電感和電容刻蝕在硅基板上，電感和電容之間通過引線孔光刻方式實(shí)現(xiàn)連接，利用通孔和PCB載板接合封裝，簡(jiǎn)易圖片如下：

LTCC：Low Temperature Co-fired Ceramic即低溫共燒結(jié)陶瓷，是1982年由美國休斯公司開發(fā)出的新型材料技術(shù)。LTCC是將低溫?zé)Y(jié)陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導(dǎo)體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個(gè)無源器件嵌入其中進(jìn)行疊壓，最后在1000℃以下進(jìn)行燒結(jié)，從而形成LTCC無源器件。LTCC制造圖如下：

2. 濾波器的主要參數(shù)

通帶帶寬：需要通過的頻帶寬度。

帶內(nèi)插損：通過濾波器的頻率帶寬范圍內(nèi)的信號(hào)損耗，插損越小，性能越好。

帶外抑制：通帶頻率范圍以為的衰減能力，代表其對(duì)不需要的信號(hào)的衰減能力。

在濾波器設(shè)計(jì)的過程中，這是兩個(gè)相互平衡的指標(biāo)，對(duì)于帶外抑制比較好的器件必然會(huì)引起其帶內(nèi)插損的增加，如果設(shè)計(jì)考慮帶內(nèi)插損比較小，帶外抑制必然會(huì)降低。

溫度漂移：濾波器在不同溫度下S參數(shù)發(fā)生漂移的現(xiàn)象。參考下圖的S參數(shù):

溫度上升時(shí)，S參數(shù)向左移動(dòng)，這樣會(huì)導(dǎo)致帶內(nèi)插損在通帶的高頻部分增大，溫度降低時(shí)，S參數(shù)向右移動(dòng)，這樣會(huì)導(dǎo)致帶內(nèi)插損在通帶的低頻部分增大，對(duì)于不同工藝的濾波器其溫漂效果不一樣，BAW工藝的濾波器的溫漂會(huì)很小，有些甚至可以做到零溫漂。

耐功率能力：指濾波器能夠承受的最大功率，分為兩種：極限耐功率能力和可持續(xù)耐功率能力，一般使用CW波進(jìn)行測(cè)試，

如上圖表示的是對(duì)應(yīng)測(cè)試頻點(diǎn)極限耐功率能力。

如上圖表示的是可持續(xù)耐功率能力。

以上是對(duì)濾波器的一些粗略簡(jiǎn)介，對(duì)于客戶不同的需求，可以提供不同的選擇，希望能夠?qū)Υ蠹以谡J(rèn)識(shí)和了解濾波器有一些幫忙。