SAW、BAW和無線的未來

射頻干擾一直是無線通信的天敵，它要求設(shè)計(jì)師采取凌厲手段以束其就范。隨著每臺(tái)設(shè)備內(nèi)所支持頻段的日益增多，當(dāng)今的無線設(shè)備必須要同時(shí)防范來自其它設(shè)備及自身的干擾信號(hào)。

一款高端智能手機(jī)必須要對(duì)多達(dá)15個(gè)頻段的2G、3G和4G無線接入方式的發(fā)送和接收路徑進(jìn)行濾波，同時(shí)要濾波的還包括：Wi-Fi、藍(lán)牙和GPS接收器的接收路徑。必須對(duì) 各接收路徑的信號(hào)進(jìn)行隔離。還必須要對(duì)出處雜多、難以盡舉的其它外部信號(hào)進(jìn)行抑制。要做到這點(diǎn)，一款多頻段智能手機(jī)需要八或九個(gè)濾波器和八個(gè)雙工器。如果沒有聲濾波技術(shù)，這將難以實(shí)現(xiàn)。

SAW ：成熟且仍在發(fā)展

聲 表面波（SAW）濾波器廣泛應(yīng)用于2G接收機(jī)前端以及雙工器和接收濾波器。 SAW濾波器集低插入損耗和良好的抑制性能于一身，不僅可實(shí)現(xiàn)寬帶寬，其體積還比傳統(tǒng)的腔體甚至陶瓷濾波器小得多。因?yàn)镾AW濾波器制作在晶圓上，所以可 以低成本進(jìn)行批量生產(chǎn)。SAW技術(shù)還支持將用于不同頻段的濾波器和雙工器整合在單一芯片上，且僅需很少或根本不需額外的工藝步驟。

存 在于具有一定對(duì)稱性晶體內(nèi)的壓電效應(yīng)是聲濾波器的“電動(dòng)機(jī)”及 “發(fā)電機(jī)” 。當(dāng)對(duì)這種晶體施以電壓，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 流流過端子和/或形成端子間的電壓。電氣和機(jī)械能量間的這種轉(zhuǎn)換的能量損耗極低，無論電/機(jī)還是機(jī)/電能量轉(zhuǎn)換，效率都可高達(dá)99.99%。

在固態(tài)材料中，交替的機(jī)械形變會(huì)產(chǎn)生3,000至12,000米/秒速度的聲波。在聲濾波器內(nèi)，對(duì)聲波進(jìn)行導(dǎo)限以產(chǎn)生極高品質(zhì)因數(shù)（Q值可達(dá)數(shù)千）的駐波（standing waves）。這些高Q值的諧振是聲濾波器的頻率選擇性和低損耗特性的基礎(chǔ)。

在一款基礎(chǔ)SAW濾波器（圖1）中，電輸入信號(hào)通過間插的金屬交指型換能器（IDT）轉(zhuǎn)換為聲波，這種IDT是在諸如石英、鉭酸鋰（LiTaO3）或鈮酸鋰（LiNbO3）等壓電基板上形成的。在一款非常小設(shè)備內(nèi)，IDT的低速特性非常適合眾多波長通過。

圖1 ：基本SAW濾波器

但SAW濾波器有局限性。高于約1GHz時(shí)，其選擇性降低；在約2.5GHz，其使用僅限于對(duì)性能要求不高的應(yīng)用。SAW器件易受溫度變化的影響，是個(gè)老大難問題：溫度升高時(shí)，其基片材料的剛度趨于變小、聲速也降低。

一種替代方法是使用溫度補(bǔ)償（TC-SAW） 濾波器，它是在IDT的結(jié)構(gòu)上另涂覆一層在溫度升高時(shí)剛度會(huì)加強(qiáng)的涂層。溫度未補(bǔ)償SAW器件的頻率溫度系數(shù)（TCF）通常約為-45ppm/℃，而 TC-SAW濾波器則降至-15到-25ppm/℃。但由于溫度補(bǔ)償工藝需要加倍的掩模層， 所以，TC-SAW濾波器更復(fù)雜、制造成本也更高，但仍比體聲波（BAW）濾波器便宜。