浅谈滤波器

模拟技术 时间:2022-11-25来源:ARROW

随着现在人们对网络的速度需求的不断提升,手机网络也在不断的演进,由最初的2G到现在的5G,网络速度在不断的提升,由最初的手机只能用于通话到现在的智能社会,万物互联,给人们的生活带来了很大的便利,同时这些也给手机射频的设计带来了很多挑战,滤波器的选型就是其中一个,网络的不断演进导致架构越来越复杂,频段越来越多,频段与频段之间的干扰,频段的倍频干扰都是目前滤波器的设计需要考虑的问题,下面就和大家简单介绍一下滤波器的工艺和参数。


1. 滤波器工艺


目前滤波器主要的工艺:


SAW,BAW,IPD,LTCC


SAW: Surface Acoustic Wave声表面波滤波器,利用压电效应,当对晶体施以电压,晶体将发生机械形变,将电能转换为机械能。当这种晶体被机械压缩或展延时,机械能又转换为电能。在晶体结构的两面形成电荷,使电流流过端子,形成端子间的电压。SAW滤波器有一定的局限。SAW在1.5GHz以下使用非常合适,但是在工作频率超过1.5GHz时,SAW的Q值开始下降,到2.5GHz时,SAW的选择性已经只能用在一些要求比较低的场合。


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BAW:Bulk Acoustic Wave带谐振腔体声波滤波器,声波垂直传播,贴嵌于石英基板顶、底两侧的金属对声波实施激励,使声波从顶部表面反弹至底部,以形成驻声波。在>2.5GHz的频段,BAW压电层的厚度必须在几微米量级,因此,要在载体基板上采用薄膜沉积和微机械加工技术实现谐振器结构。为了把声波的能量局限在滤波器体内,通过堆叠不同厚度和密度的薄层形成一个声布拉格(Bragg)反射器。或者通过堆叠不同材质的薄层形成一个反射器。BAW滤波器在高频段可实现低插入损耗和高Q值,成为高性能射频系统的首选。BAW滤波器的成本目前还很高,这成为了限制BAW普及的重要因素。


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IPD:Integrated Passive Devices是半导体无源器件技术,可以用来制作LC滤波电路,所制成的滤波器称为IPD滤波器。一种集成LC低通滤波器制作工艺为通过光刻、金属沉积、干法刻蚀、高温氧化将电感和电容刻蚀在硅基板上,电感和电容之间通过引线孔光刻方式实现连接,利用通孔和PCB载板接合封装,简易图片如下:


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LTCC:Low Temperature Co-fired Ceramic即低温共烧结陶瓷,是1982年由美国休斯公司开发出的新型材料技术。LTCC是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带,在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形,并将多个无源器件嵌入其中进行叠压,最后在1000℃以下进行烧结,从而形成LTCC无源器件。LTCC制造图如下:


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2. 滤波器的主要参数


通带带宽:需要通过的频带宽度。


带内插损:通过滤波器的频率带宽范围内的信号损耗,插损越小,性能越好。


带外抑制:通带频率范围以为的衰减能力,代表其对不需要的信号的衰减能力。


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在滤波器设计的过程中,这是两个相互平衡的指标,对于带外抑制比较好的器件必然会引起其带内插损的增加,如果设计考虑带内插损比较小,带外抑制必然会降低。


温度漂移:滤波器在不同温度下S参数发生漂移的现象。参考下图的S参数:


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温度上升时,S参数向左移动,这样会导致带内插损在通带的高频部分增大,温度降低时,S参数向右移动,这样会导致带内插损在通带的低频部分增大,对于不同工艺的滤波器其温漂效果不一样,BAW工艺的滤波器的温漂会很小,有些甚至可以做到零温漂。


耐功率能力:指滤波器能够承受的最大功率,分为两种:极限耐功率能力和可持续耐功率能力,一般使用CW波进行测试,


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如上图表示的是对应测试频点极限耐功率能力。


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如上图表示的是可持续耐功率能力。


以上是对滤波器的一些粗略简介,对于客户不同的需求,可以提供不同的选择,希望能够对大家在认识和了解滤波器有一些帮忙。

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