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    淺談濾波器

    發(fā)布時間:2022-12-22 來源:ARROW 責任編輯:wenwei

    【導(dǎo)讀】隨著現(xiàn)在人們對網(wǎng)絡(luò)的速度需求的不斷提升,手機網(wǎng)絡(luò)也在不斷的演進,由最初的2G到現(xiàn)在的5G,網(wǎng)絡(luò)速度在不斷的提升,由最初的手機只能用于通話到現(xiàn)在的智能社會,萬物互聯(lián),給人們的生活帶來了很大的便利,同時這些也給手機射頻的設(shè)計帶來了很多挑戰(zhàn),濾波器的選型就是其中一個,網(wǎng)絡(luò)的不斷演進導(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)計需要考慮的問題,下面就和大家簡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),當對晶體施以電壓,晶體將發(fā)生機械形變,將電能轉(zhuǎn)換為機械能。當這種晶體被機械壓縮或展延時,機械能又轉(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,SAW的Q值開始下降,到2.5GHz時,SAW的選擇性已經(jīng)只能用在一些要求比較低的場合。


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    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)的金屬對聲波實施激勵,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,因此,要在載體基板上采用薄膜沉積和微機械加工技術(shù)實現(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聲布拉格(Bragg)反射器。或者通過堆疊不同材質(zhì)的薄層形成一個反射器。BAW濾波器在高頻段可實現(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。


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    18.jpg


    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現(xiàn)連接,利用通孔和PCB載板接合封裝,簡易圖片如下:


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    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是將低溫燒結(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,并將多個無源器件嵌入其中進行疊壓,最后在1000℃以下進行燒結(jié),從而形成LTCC無源器件。LTCC制造圖如下:


    21.png


    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,代表其對不需要的信號的衰減能力。


    22.png


    在濾波器設(shè)計的過程中,這是兩個相互平衡的指標,對于帶外抑制比較好的器件必然會引起其帶內(nèi)插損的增加,如果設(shè)計考慮帶內(nèi)插損比較小,帶外抑制必然會降低。


    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):


    23.png


    溫度上升時,S參數(shù)向左移動,這樣會導(dǎo)致帶內(nèi)插損在通帶的高頻部分增大,溫度降低時,S參數(shù)向右移動,這樣會導(dǎo)致帶內(nèi)插損在通帶的低頻部分增大,對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波進行測試,


    24.png


    如上圖表示的是對應(yīng)測試頻點極限耐功率能力。


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    如上圖表示的是可持續(xù)耐功率能力。


    以上是對濾波器的一些粗略簡介,對于客戶不同的需求,可以提供不同的選擇,希望能夠?qū)Υ蠹以谡J識和了解濾波器有一些幫忙。



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