淺談濾波器

隨著現在人們對網絡的速度需求的不斷提升，手機網絡也在不斷的演進，由最初的2G到現在的5G，網絡速度在不斷的提升，由最初的手機只能用于通話到現在的智能社會，萬物互聯，給人們的生活帶來了很大的便利，同時這些也給手機射頻的設計帶來了很多挑戰，濾波器的選型就是其中一個，網絡的不斷演進導致架構越來越復雜，頻段越來越多，頻段與頻段之間的干擾，頻段的倍頻干擾都是目前濾波器的設計需要考慮的問題，下面就和大家簡單介紹一下濾波器的工藝和參數。

1. 濾波器工藝

目前濾波器主要的工藝：

SAW，BAW，IPD，LTCC

SAW: Surface Acoustic Wave聲表面波濾波器,利用壓電效應,當對晶體施以電壓，晶體將發生機械形變，將電能轉換為機械能。當這種晶體被機械壓縮或展延時，機械能又轉換為電能。在晶體結構的兩面形成電荷，使電流流過端子，形成端子間的電壓。SAW濾波器有一定的局限。SAW在1.5GHz以下使用非常合適，但是在工作頻率超過1.5GHz時，SAW的Q值開始下降，到2.5GHz時，SAW的選擇性已經只能用在一些要求比較低的場合。

BAW：Bulk Acoustic Wave帶諧振腔體聲波濾波器,聲波垂直傳播，貼嵌于石英基板頂、底兩側的金屬對聲波實施激勵，使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波。在>2.5GHz的頻段，BAW壓電層的厚度必須在幾微米量級，因此，要在載體基板上采用薄膜沉積和微機械加工技術實現諧振器結構。為了把聲波的能量局限在濾波器體內，通過堆疊不同厚度和密度的薄層形成一個聲布拉格（Bragg）反射器。或者通過堆疊不同材質的薄層形成一個反射器。BAW濾波器在高頻段可實現低插入損耗和高Q值，成為高性能射頻系統的首選。BAW濾波器的成本目前還很高，這成為了限制BAW普及的重要因素。

IPD：Integrated Passive Devices是半導體無源器件技術，可以用來制作LC濾波電路，所制成的濾波器稱為IPD濾波器。一種集成LC低通濾波器制作工藝為通過光刻、金屬沉積、干法刻蝕、高溫氧化將電感和電容刻蝕在硅基板上，電感和電容之間通過引線孔光刻方式實現連接，利用通孔和PCB載板接合封裝，簡易圖片如下：

LTCC：Low Temperature Co-fired Ceramic即低溫共燒結陶瓷，是1982年由美國休斯公司開發出的新型材料技術。LTCC是將低溫燒結陶瓷粉制成厚度精確而且致密的生瓷帶，在生瓷帶上利用激光打孔、微孔注漿、精密導體漿料印刷等工藝制出所需要的電路圖形，并將多個無源器件嵌入其中進行疊壓，最后在1000℃以下進行燒結，從而形成LTCC無源器件。LTCC制造圖如下：

2. 濾波器的主要參數

通帶帶寬：需要通過的頻帶寬度。

帶內插損：通過濾波器的頻率帶寬范圍內的信號損耗，插損越小，性能越好。

帶外抑制：通帶頻率范圍以為的衰減能力，代表其對不需要的信號的衰減能力。

在濾波器設計的過程中，這是兩個相互平衡的指標，對于帶外抑制比較好的器件必然會引起其帶內插損的增加，如果設計考慮帶內插損比較小，帶外抑制必然會降低。

溫度漂移：濾波器在不同溫度下S參數發生漂移的現象。參考下圖的S參數:

溫度上升時，S參數向左移動，這樣會導致帶內插損在通帶的高頻部分增大，溫度降低時，S參數向右移動，這樣會導致帶內插損在通帶的低頻部分增大，對于不同工藝的濾波器其溫漂效果不一樣，BAW工藝的濾波器的溫漂會很小，有些甚至可以做到零溫漂。

耐功率能力：指濾波器能夠承受的最大功率，分為兩種：極限耐功率能力和可持續耐功率能力，一般使用CW波進行測試，

如上圖表示的是對應測試頻點極限耐功率能力。

如上圖表示的是可持續耐功率能力。

以上是對濾波器的一些粗略簡介，對于客戶不同的需求，可以提供不同的選擇，希望能夠對大家在認識和了解濾波器有一些幫忙。