聲表面濾波器在通信電路中的應用

晏小慶 阮云蘭 江西工程學院

聲表面濾波器作為一種模擬信號的處理器件，其可實現對任意精度幅頻與相頻特性的濾波，這便是其他濾波器不那么容易實現的，聲表面濾波器在電子信息領域取得了廣泛運用。故而研究與分析聲表面濾波器在通信電路之中具有極其正面的意義與價值。

1 聲表面波及聲表面波濾波器

聲表面波（即SAW.Surface Acoustic Wave）是于壓電基片材料表面產生并傳播、而振幅隨著基片材料深度的增加繼而急速減少的一種彈性波，英國物理學家Railey通過對地震波的探究，于理論上表述了除去彈性固體內所存在的縱波與剪切波外，還可能存在一種波，即沿著半無限表面固體傳播，即稱為聲表面波。

基于信號理論發展，并對于高性能處理器件的日益需求化，其中半導體工藝技術也在不斷改進，促使聲表面濾波器其工作頻率由10MHz拓展到3GHz的范圍。故而其器材在無線電頻率信號處理器之中得到了廣泛重視，且SAW濾波器成功運用于移動通信、無線尋呼、有線電視等行業領域之中。

1.1 SAW濾波器的基本結構

其基本結構是基于壓電特性材料中拋光面上所制作的聲電換能器，即叉指換能器，主要運用半導體集成電路工藝，于電基片上蒸鍍鋁膜，通過光刻技術，將兩個IDT的掩膜圖案沉淀于基片表面，即可實現輸入換能器將電信號轉換為聲信號，并沿電晶體表面傳播，繼而輸出是通過換能器將聲信號轉換為電信號。

1.2 SAW濾波器的特點特性

于設計上靈活多變、頻率選擇性優良、輸入輸出阻抗誤差小、可抗電磁干擾、制作器材輕便，并可實現多種多樣的功能，在體積與重量上分別為陶瓷介質濾波器的四十分之一到三十分之一上下，有著多種多樣的復雜功能。這樣的特點與優點之下，適應了現代通信系統設備與便攜式設備所需的便捷性，而其高頻性、數字性、高可靠性等方面較為突出，其不足之處便為制作材料昂貴、制作工藝以及精確程度要求極高。

1.3 SAW濾波器于通信領域上的影響

CATV上鄰域傳播的實現是通過SAW濾波器的特殊過渡帶，相比于隔頻傳輸，翻倍提高了頻譜的利用率，基于濾波器的裝備下，電視對于信號的順利接收及工作變得穩定可靠。早期濾波器的工作主要應用領域是以電視機為代表的試聽類家電產品，并且自從進入了80年代，各類電子信息尤其是通信產業的發展尤為迅速，其中SAW濾波器為其提供了無比廣闊的市場空間，且產量與需求上呈現直線上升的趨勢，世界上SAW濾波器的年產量還在不斷的增加，穩定高達6億以上，而其中大半都是為生產移動通信小型RF。

2 聲表面濾波器在通信電路中的作用與應用

于移動通信之中系統發射端以及接收端都需經過濾波器濾波后方能穩定發揮其作用，且工作頻率多于800MHz.2GHz、帶寬方面為17.30MHz，因而濾波器須具有低插損、高阻帶抑制以及高鏡像衰減、體型小、成本低等特點，在所需的工作頻段以及體積亦或是性能造價方面都占據優勢，聲表面濾波器能在通信行業系統之中也是無出其右的，這也是壓電陶瓷介質濾波器與單片晶體濾波器所達不到的。

在以往的無線尋呼系統之中，BP機所接收的信號將其先濾波繼而再放大，而濾波器的特性通常直接影響到其信號接收的靈敏度以及精確度。現在糖廠都已由SAW濾波器替代，伴隨著互聯網應用技術的快速發展，網上用戶迅速增長，且電話上網的主要缺陷即是帶寬過窄，下載速度過慢，考慮到CATV極其豐富的網絡資源，其信息的傳播速度提高迅速，且該系統之中都需要SAW濾波器以解決鄰頻抑制問題，由此可見聲表面濾波器的市場尤為之大。

其中濾波器的選頻分為四個類別：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器。并且當代SAW濾波器的主要特點多適應現代電子通信設備以及便攜式電子通信設備，其中日本富士通、三洋電器、豐田等壓電基片的生產技術制造商壟斷了世界SAW濾波器市場產業，年產量可觀，其中富士通公司所制造的小型射頻SAW濾波器占據全球市場份額的百分之35上下，聲表面濾波器通俗的說也是一種電子元器件,它是起到過濾雜音的作用,一般用于通訊產品,之前這款物料在手機行業中用量很大,隨著智能機的問世,由于體積多大不適用于智能機慢慢淘汰掉了.不過有些通訊產品還是有用到像對講,無繩電話等.現在主要用于收音產品中。聲表面波濾波器作為一個濾波器，主要用在通訊上。由于本身具有體積特別小（最小的只有米粒大）、插入損耗低（可以達到0.5dB內）等優點，目前應用最廣的就是手機射頻前端，也就是說每一款手機當中都有聲表面波濾波器。

3 總結

國外研究上的失效機理從定性分析進而轉化為定量建模與計算機模擬之上，并于可靠的設計兼預測技術上，以達到電路設計上的最優化分析與仿真，各類失效機理模型通過計算機輔助得以預測并順利著手于應用方面的發展。

我國對于物理的應用技術與研究與國外尚有差距，就SAW器材而言，差距則更為明顯，而SAW器材于軍事通信、電子偵察以及各類電子信息領域之中都占一定的位置，并且通由SAW濾波器及其可靠的物理性應用技術研究，著重于該研究的進行有利于拔高我國的SAW設備的設計以及制造水平的提升。