聲表面諧振器也就�聲表面濾波器,簡稱SAWF或SAW,是利用壓電陶瓷、鈮酸鋰、石英等壓電晶體振蕩�材料的壓電效�(yīng)和聲表面波傳播的物理特性制成的一種換能式無源帶通濾波器,它用于電視�(jī)和錄像機(jī)的中頻輸入電路中作選頻元件,取代了中頻放大器的輸入吸收回路和多級�(diào)諧回��
聲表諧振器也就是聲表面濾波器,是在壓電基片材料表面產(chǎn)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濾波器的基本�(jié)�(gòu)是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩�(gè)聲電換能器——叉指換能器(IDT�。它采用半導(dǎo)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�(shè)�(jì)好的兩�(gè)IDT的掩膜圖�,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�,沿晶體表面?zhèn)�?,輸出換能器再將接收到的聲信號變成電信號輸出�
聲表面諧振器的主要特�(diǎn)是設(shè)�(jì)靈活性大、模�/�(shù)字兼�、群延遲�(shí)間偏差和頻率選擇性優(yōu)良(可選頻率范圍�10MHz�3GHz�、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、重量分別是陶瓷介質(zhì)濾波器的1/40�1/30左右,且能實(shí)�(xiàn)多種�(fù)雜的功能。SAW濾波器的特征和優(yōu)�(diǎn),適�(yīng)了現(xiàn)代通信系統(tǒng)�(shè)備及便攜式電話輕薄短小化和高頻化、數(shù)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(jià)格昂�,對基片的定�、切�、研�、拋光和制造工藝要求高。受基片�(jié)晶工藝苛刻和制造精度要求嚴(yán)的影�,日本富士�、三洋電�、豐田等少數(shù)幾家掌握壓電基片生產(chǎn)技�(shù)的制造商壟斷了世界SAW濾波器市�。富士通公司控制了移動電話用小型射頻聲表面諧振器全球市�40%左右的份�,目前其年產(chǎn)量在1.5億只以上,最小的�(chǎn)品尺寸已�(dá)�2.5mm×2mm,重22mg,集倒裝式組件和專利諧振器型濾波器設(shè)�(jì)于一�,使濾波器性能突破性飛�。三洋電器公司是世界的視聽家電用SAW濾波器制造商之一,為保持其價(jià)格上的優(yōu)�,該公司在我國深圳設(shè)有組裝廠,年�(chǎn)5000萬只。豐田公司主要生�(chǎn)移動通信用聲表面諧振�,可提供30多種�(biāo)�(zhǔn)型產(chǎn)�,均適用于表面安��
聲表面諧振器在抑制電子信息設(shè)備高次諧�、鏡像信�、發(fā)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�(shí)�(xiàn)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。近年來國外已將聲表面諧振器片式化,重量只有0.2g;另�,由于采用了新的晶體材料和的精細(xì)加工技�(shù),使聲表器件上使用上限頻率提高到2.5GHz�3GHz。從而促使聲表面諧振器在抗EMI�(lǐng)域獲得更廣泛的應(yīng)用�
聲表面諧振器以極陡的過渡帶使CATV的鄰頻傳�?shù)靡詫?shí)�(xiàn),與隔頻傳輸相比,頻譜利用率提高�1�。電視接收機(jī)如果不采用聲表面諧振�,不可能�(wěn)定可靠地工作。事�(shí)上,早期聲表面諧振器的主要應(yīng)用領(lǐng)域就是以電視�(jī)為代表的視聽家電�(chǎn)��20世紀(jì)80年代�,由于電子信息特別是通信�(chǎn)�(yè)的高速發(fā)�,為聲表面諧振器提供了一�(gè)廣闊的市場空�,致使其�(chǎn)量和需求呈直線上升趨勢。目前世界聲表面諧振器的年產(chǎn)量在6億只以上,其中移動通信等用小型化RF聲表面諧振器就達(dá)4.3億只�
移動通信系統(tǒng)的發(fā)射端(TX)和接收端(RS)必須經(jīng)過濾波器濾波后才能發(fā)揮作�,由于其工作頻段一般在800MHz�2GHz、帶寬為17MHz�30MHz,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�(diǎn)。由于工作頻�、體積和性能�(jià)格比等方面的�(yōu)勢,聲表面諧振器在移動通信系統(tǒng)的應(yīng)用中�(dú)占鰲�,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�(tǒng)�,BP�(jī)接收到的RF信號需先經(jīng)濾波再�(jìn)行放�。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�(chǎn)的BP�(jī)一般采用LC濾波�,但由于LC濾波器的�(diào)試復(fù)�,選擇性和�(wěn)定性又較差,因此現(xiàn)在逐漸被聲表面諧振器所取代�
隨著Internet的迅猛發(fā)�,全球上�(wǎng)用戶愈來愈多,但目前通過電話上網(wǎng)的缺�(diǎn)是帶寬太窄(幾十千赫),下載速度極慢,而CATV�(wǎng)�(luò)頻率資源豐富,不少商家因此均在開�(fā)基于CATV�(wǎng)的寬帶多媒體�(shù)�(jù)廣播系統(tǒng)(如VOD等),通過CATV上網(wǎng)可使信息傳輸速度提高幾十倍以�,在這些系統(tǒng)中都要用到高性能的聲表面諧振器來解決鄰頻抑制問題??梢?,聲表面諧振器的市場前景十分可觀�
小型片式�
聲表面諧振器的小型片式化,是移動通信和其他便攜式�(chǎn)品提出的基本要求。為縮小聲表面諧振器的體積,通常采取三方面的措施:一是優(yōu)化設(shè)�(jì)器件用芯�,使其做得更??;二是改�(jìn)器件的封裝形式,�(xiàn)已由傳統(tǒng)的圓形金屬殼封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�;三是將不同功能的聲表面諧振器封裝在一起構(gòu)成組合型器件以減小PCB面積,如�(yīng)用于1.9GHzPCS終端60MHz帶寬的雙頻段聲表面諧振器以及近來富士通公司開�(fā)的雙帶式(可支持模擬和數(shù)字兩種模式)便攜式手�(jī)用聲表面諧振器,均裝有兩�(gè)濾波��
高頻、寬帶化
為適�(yīng)電子整機(jī)高頻、寬帶化的要求,聲表面諧振器也必須提高工作頻率和拓展帶寬。研究表�,當(dāng)壓電基材選定之后,聲表面諧振器的工作頻率則由IDT電極條寬決定,IDT電極條愈�,頻率愈高。采�0.35μm�0.2μm級的半導(dǎo)體微�(xì)加工工藝,可制作�2GHz�3GHz的聲表面諧振��
拓展聲表面諧振器的帶寬通常從優(yōu)化設(shè)�(jì)IDT的電極結(jié)�(gòu)入手。如將IDT按串�(lián)和并�(lián)形式連接成梯形若干級�(lián)的結(jié)�(gòu),輸�/輸出直接�(shí)�(xiàn)連接,采�0.4μm以下的微�(xì)加工技�(shù),就可制作出用于無線局域網(wǎng)(LAN)的2.5GHz梯形�(jié)�(gòu)諧振式聲表面諧振�,帶寬達(dá)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�,因此被廣泛用于蜂窩電話和尋呼機(jī)的RF濾波,而后者具有陡削的窄帶特�,可用于�(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)和模擬電話的中頻(IF)濾�。[2]
降低插入損�
早期聲表面諧振器的缺陷是插入損耗大,一般在15dB以上,這對于要求低功耗的通信�(shè)備特別是接收前端是無法接受的。為滿足�(xiàn)代通信系統(tǒng)及其它用途的要求,人們通過開發(fā)高性能的壓電材料和改�(jìn)IDT�(shè)�(jì),使器件的插入損耗降低到3dB�4dB,可�(dá)1dB。在眾多壓電材料研究成果�,最引人注目的是日本村田制作所�(fā)明的ZnO/�(lán)寶石層狀�(jié)�(gòu)基片材料,利用這種基片材料,已制造出1.5GHzPDC用射頻聲表面諧振�,其插入損耗僅1.2dB�
維庫電子�,電子知�,一查百��
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