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聲表濾波器的發展
來源:黄瓜视频app下载官方污科技   發布時間:2012-08-20  瀏覽數:2816    【收藏本頁】

聲表麵波(SarfaceAcoustic Wave簡寫為SAW)就是在壓電固體材料表麵產生和傳播的聲波。它是由英國物理學家瑞利 l 885年發現的,因此又稱為瑞利波。直到1965年懷特和沃爾默=:人提出了衝}激勵和檢測SAW 的叉指換能器(英文簡寫為rD’r),這一關鍵技術的突破,為SAW器件的發展奠定了基礎。
  到目前為止,世界各國已研製成了SAW 濾波罌、脈衝壓縮濾波器、延遲線、諧振器、卷積器、放大器和振蕩器等不同功能的100多種器件,廣泛地用於移動通信、光纖通信和衛星通信等無線電電子技術各個領域,顯示出它的強大優勢。
   SAW 濾波器豐要是由IDT和壓電晶體、壓電陶瓷等組成,采用半導體集成電路的平麵工藝,在壓電基片表麵蒸鍍一定厚度的鋁膜,把設計定型的兩個IDT的掩膜圖案,利用光刻的方法,沉積在基片表麵.一個作發射IDT,一個作接收IDT,IDT的特點有:
  (1)它的頻率特性呈的變化規律
  (2)IDT激發的強度與叉指周期段數目N的l甲方成正比
  (3)IDT的指條寬度決定了換能器的工作頻率,指條愈窄、頻率愈高
  (4)IDT的特性與叉指條的幾何結構密切相關,如改變它的叉指數日、聲孔徑重疊長度(按不同加權函數的規律變化)、指條寬度和 隔等,可設計出具有不同頻率特性的器件,以適應不同信號處理功能的需要,因而適應性和靈活性強;
  (5)在小信號下,IDT是線性器件,因而滿足互易定理,即IDT作為發射時的特性與作為接收時的特性是相同的
   SAW 濾波器的特點有:
  (1)SAW 傳播速度快,製作的器件尺寸小、重量輕;
  (2)設計靈活性天,能實現多種複雜的功能;
  (3)可選用的頻率範圍廣(10MHz~3GHz).時間帶寬乘積大,可選l 數量級;
  (4)動態範圍可達100分見傳輸損耗小,其姆個波長的衰減比波導傳輸的電磁渡小二個數量級;
  (5)聲波是質點振動,不涉及到電子遷移過程,在傳輔過程中不受電磁波的影響,所以器件
   的可靠性高, 抗輻射性能好。

  SAW濾波器的發展趨勢
  小型片式化
   SAW濾波器的小型片式化,是移動通信和其他便攜式產品提出的基本要求。為縮小SAW濾波器的體積,通常采取三方麵的措施:一是優化設計器件用芯片,使其做得更小;二是改進器件的封裝形式,現已由傳統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)表麵貼裝;三是將不同功能的SAW濾波器封裝在一起構成組合型器件以減小PCB麵積,如應用於1.9GHzPCS終端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器以及近來富士通公司開發的雙帶式(可支持模擬和數字兩種模式)便攜式手機用SAW濾波器,均裝有兩個濾波器。
  高頻、寬帶化
   為適應電子整機高頻、寬帶化的要求,SAW濾波器也必須提高工作頻率和拓展帶寬。研究表明,當壓電基材選定之後,SAW濾波器的工作頻率則由IDT電極條寬決定,IDT電極條愈窄,頻率愈高。采用0.35μm~0.2μm級的半導體微細加工工藝,可製作出2GHz~3GHz的SAW濾波器。
拓展SAW濾波器的帶寬通常從優化設計IDT的電極結構入手。如將IDT按串聯和並聯形式連接成梯形若幹級聯的結構,輸入/輸出直接實現連接,采用0.4μm以下的微細加工技術,就可製作出用於無線局域網(LAN)的2.5GHz梯形結構諧振式SAW濾波器,帶寬達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,因此被廣泛用於蜂窩電話和尋呼機的RF濾波,而後者具有陡削的窄帶特性,可用於個人數字蜂窩(PDC)和模擬電話的中頻(IF)濾波。
  降低插入損耗
   早期SAW濾波器的最大缺陷是插入損耗大,一般在15dB以上,這對於要求低功耗的通信設備特別是接收前端是無法接受的。為滿足現代通信係統及其它用途的要求,人們通過開發高性能的壓電材料和改進IDT設計,使器件的插入損耗降低到3dB~4dB,最低可達1dB。在眾多壓電材料研究成果中,最引人注目的是日本村田製作所發明的ZnO/藍寶石層狀結構基片材料,利用這種基片材料,已製造出1.5GHzPDC用射頻SAW濾波器,其插入損耗僅1.2dB。