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SAW濾波�
閱讀�13136�(shí)間:2010-12-30 15:42:44

  SAW濾波�聲表面波濾波�的簡�,是采用石英晶體�壓電陶瓷等壓電材�,利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件,廣泛�(yīng)用于電視�(jī)�錄像�(jī)中頻電路�,以取代LC中頻濾波�,使圖像、聲音的�(zhì)量大大提高。聲表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在壓電基片材料表面�(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�

原理

  SAW濾波�的結(jié)�(gòu)如圖所�。它由壓電材料制成的基片及燒制在其上面的梳狀電極所�(gòu)�。當(dāng)給聲表面波濾波器輸大端輸入信號后,在電極司壓電材料表面將�(chǎn)生與外加信號頻率相同的機(jī)械振�(dòng)�。該振動(dòng)波以聲波速度在壓電基片表�?zhèn)鞑ィ�?dāng)該波傳至輸出端時(shí),由輸出端梳狀電極�(gòu)成的換能器將聲能�(zhuǎn)換成交變電信號輸出�

SAW濾波器的原理

  從上面介紹不難看��SAW濾波�是由兩�(gè)換能器組成的,輸入端換能器將電能�(zhuǎn)換成聲能�(fā)出聲表面�,而輸出端換能器則是將接收到的聲表面波聲能�(zhuǎn)換成電能輸出。聲表面波濾波器就是利用壓電基片上的這兩�(gè)換能器來�(chǎn)生聲表面波和檢出聲表面波�,以完成濾波的作��

特點(diǎn)

  SAW 濾波器的主要特點(diǎn)是:�(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�、可靠性高、制作的器件體積�、重量輕(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),正適應(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�(jià)格昂�,另對基片的定向、切�、研�、拋光和制造工藝要求高�

相關(guān)�(shù)�

  �(biāo)稱頻率:通常是指中間頻率的標(biāo)稱�,用于做相對于標(biāo)�(zhǔn)的參考頻��

  通帶寬度:這是一�(gè)頻率間隔,并確保這時(shí)的相對衰耗等于或低于指定的衰耗�

  帶內(nèi)波動(dòng):這是指通帶�(nèi)�(dá)到衰減之�,和最小衰減耗的差�

  插入損耗:這是區(qū)分濾波器插入和未插入�(shí)的衰耗值的,它可分為最小損耗和恒定損�。最小損耗是指插入損耗的最小�,恒定損耗是指在�(biāo)稱頻率時(shí)的損�。兩者都可作為插入損耗的參考標(biāo)�(zhǔn),通常將最小損耗作為標(biāo)�(zhǔn)�

  阻帶寬度:指相對衰耗等于或高于指定值的頻率間隔�

  固定衰耗和帶寬:這是指在衰耗帶寬中保證的相對損耗和頻率間隔�

  終端阻抗:這是電源阻抗或從濾波器側(cè)看的�(fù)載阻抗�,它通常被等效為一�(gè)電阻和電容的并聯(lián)�

  群延�(shí):它是相位對角頻率的微分�

  群延�(shí)帶內(nèi)波動(dòng):在特定的通帶寬度中群延時(shí)的和最小群延時(shí)的差�

�(fā)展趨�

  小型片式�

  SAW 濾波器的小型片式�,是移動(dòng)通信和其它便攜式�(chǎn)品提出的基本要求。為縮小SAW 濾波器的體積,通常采取三方面的措施:一是優(yōu)化設(shè)�(jì)器件芯片,使其做得更�;二是改�(jìn)器件的封裝形�,現(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)表面貼裝;三是將不同功能的SAW 濾波器封裝在一起構(gòu)成組合形器件以減小印刷電路板(PCB)面�,如�(yīng)用于1.9GHz PCS 終端60MHz 帶寬的雙頻段SAW 濾波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SAW 濾波�,均裝有兩�(gè)濾波器�

  高頻、寬帶化

  為適�(yīng)電子整機(jī)高頻、寬帶化的要�,SAW 濾波器也必須提高工作頻率和拓展帶�。研究表明,�(dāng)壓電基材選定之后,SAW 濾波器的工作頻率則由IDT 電極寬決�,IDT 電極條愈�,頻率愈�。采用半�(dǎo)�0.35 ~ 0.21μ m 級的精細(xì)加工工藝,可制作�2~3GMz 的SAW 濾波��

  拓展SAW

  濾波器的帶寬通常從優(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� 0.4μ m 以下的精�(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SAW 濾波�,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些,因此被廣泛用于蜂窩電話和尋呼�(jī)的RF 濾波,而后者具有陡峭的窄帶特性,可用于�(gè)人數(shù)字蜂窩(PDC)和模擬電話的中頻(IF)濾��

  降低插入損�

  早期SAW 濾波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3~4dB,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,該制作所已制造出1.5GHz PDC 用射頻SAW 濾波器,其插入損耗僅 1.2dB�

  綜上所述,壓電陶瓷與晶體材料不�,壓電常�(shù)�,容易成�,易極化,適于成批生�(chǎn),預(yù)�(jì)�(jìn)�21 世紀(jì),與半導(dǎo)體器件一樣,將成為電子學(xué)�(lǐng)域中的一�(gè)重要器件分支,會得到迅速發(fā)展與獲得推廣�(yīng)��

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