B82721J2401N020濾波器信號調(diào)節(jié)器,調(diào)制協(xié)調(diào)器

產(chǎn)品	SAW Filters	產(chǎn)品種類	信號調(diào)節(jié)
制造商	Qualcomm RF360	加工定制
安裝	SMD/SMT	工廠包裝數(shù)量	1
總頻差	1PPMMHz	最大工作溫度	+ 125 C
最小工作溫度	- 40 C	端接類型	SMD/SMT
系列	B39	繞線形式
調(diào)整頻差		負(fù)載電容
頻率	315 MHz to 2.4 GHz	頻率范圍	315 MHz to 2.4 GHz

B82721J2401N020濾波器信號調(diào)節(jié)器,調(diào)制協(xié)調(diào)器

1 聲表面濾波器的應(yīng)用及裝配要求

聲表面濾波器（簡稱SAW）主要作用原理是利用壓電材料的壓電特性，利用輸入與輸出換能器（Transducer）將
電波的輸入信號轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，經(jīng)過處理后，再把機(jī)械能裝換成電信號，以達(dá)到過濾不必要的信號，提升收訊品質(zhì)
的目的。聲表面濾波器具有工作頻率高、通頻帶寬、選頻特性好、體積小和質(zhì)量輕等特點，并且可采用與集成電路
相同的生產(chǎn)工藝，制造簡單，成本低。與傳統(tǒng)的LC濾波器相比，其安裝更簡單、體積更小。缺點為插損比LC諧振
電路大。

通過對聲表面濾波器的裝配方法不斷地進(jìn)行改進(jìn)，測試裝配后的電性能指標(biāo)，可得出如下結(jié)論：

1）傳統(tǒng)工藝方法操作簡單，濾波器工作頻率較低時，濾波器性能指標(biāo)基本滿足要求。

2）兩種改進(jìn)型工藝方法，都存在接觸面間隙壓緊的隨機(jī)變量，安裝操作的好壞起到?jīng)Q定因素。濾波器工作頻率較高時，
濾波器性能指標(biāo)基本滿足要求。采用壓片螺釘拉緊形式，增加結(jié)構(gòu)位置，不易于模塊小型化。

3）優(yōu)化型工藝方法，通過再流焊將濾波器接地面底座與印制板可靠焊接，徹底消除了接觸面間隙壓緊的隨機(jī)變量，
指標(biāo)得到極大優(yōu)化。濾波器性能不受人為因素影響。

針對聲表面濾波器不同的應(yīng)用環(huán)境，我們可以采用不同的裝配工藝方案，若應(yīng)用在頻率較低的情況下，可采用壓緊后
手工焊接，并在金屬殼體邊緣與印制板之間點錫加焊的方式裝配；而在應(yīng)用環(huán)境頻率較高的情況下，可采用回流焊接的
裝配工藝，將聲表面濾波器的接地底座與PCB焊接，減小電磁干擾的影響，提高產(chǎn)品的電性能指標(biāo)。

介質(zhì)濾波器

介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點
設(shè)計制作的，由數(shù)個長型諧振器縱向多級串聯(lián)或并聯(lián)的梯形線路構(gòu)成。其特點是插入損耗小、耐功率性好、
帶寬窄，特別適合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，便攜電話、汽車電話、無線耳機(jī)、
無線麥克風(fēng)、無線電臺、無繩電話以及一體化收發(fā)雙工器等的級向耦合濾波。

有源電力濾波器

有源電力濾波器是一種動態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的電力電子裝置，它能對頻率和大小都變化的諧波和無功進(jìn)
行補(bǔ)償，可以彌補(bǔ)無源濾波器的缺點，獲得比無源濾波器更好的補(bǔ)償特性，是一種理想的補(bǔ)償諧波裝置。早
在70年代，有源電力濾波器的基本原理和主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就已被確定，但由于受當(dāng)時的技術(shù)條件限制，未能
使有源電力濾波器得以實施。進(jìn)入80年代后，新型電力電子器件的出現(xiàn)、PWM控制技術(shù)的發(fā)展以及瞬時無功
功率理論的提出，極大地促進(jìn)了有源電力濾波器技術(shù)的發(fā)展。國外已開始在工業(yè)和民用設(shè)備上廣泛使用有源電
力濾波器，并且單機(jī)裝置的容量逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域從補(bǔ)償用戶自身的諧波向改善整個電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的
方向發(fā)展。

全球聲學(xué)濾波器技術(shù)發(fā)展趨勢

一、TC-SAW

對于聲表面波器件來說，對溫度非常敏感。在較高溫度下，襯底材料的硬度易于下降，聲波速度也因此下降。
由于保護(hù)頻帶越來越窄，并且消費(fèi)設(shè)備的指定工作溫度范圍較大（通常為-20℃至85℃），因此這種局限性的
影響越來越嚴(yán)重。

一種替代方法是使用溫度補(bǔ)償（TC-SAW）濾波器，它是在IDT的結(jié)構(gòu)上另涂覆一層在溫度升高時剛度會加強(qiáng)
的涂層。溫度未補(bǔ)償SAW器件的頻率溫度系數(shù)（TCF）通常約為-45ppm/℃，而TC-SAW濾波器則降至-15到
-25ppm/℃。但由于溫度補(bǔ)償工藝需要加倍的掩模層，所以，TC-SAW濾波器更復(fù)雜、制造成本也相對更高。

目前TC-SAW技術(shù)越來越成熟，國外大廠基本都有推出相應(yīng)產(chǎn)品，在手機(jī)射頻前端取得不少應(yīng)用，而國內(nèi)的工
藝仍需要摸索。

二、高頻SAW

普通SAW基本上是2GHz以下，村田開發(fā)出克服以往聲表面波弱點的 I.H.P.SAW（Incredible High Performance
-SAW）。村田意將SAW技術(shù)發(fā)揮到極致（4GHz以下），目前量產(chǎn)的頻率可達(dá)3.5GHz。

I.H.P.SAW可以實現(xiàn)與BAW相同或高于BAW的特性，并兼具了BAW的溫度特性、高散熱性的優(yōu)點，具體如下：

1） 高Q值：在1.9GHz頻帶上的諧振器試制結(jié)果顯示，其Q值特性的峰值超過了3000，比以往Qmax為1000左右的
SAW得到了大幅度的改善。

（2）低TCF：它通過同時控制線膨脹系數(shù)和聲速來實現(xiàn)良好的溫度特性。以往SAW的TCF轉(zhuǎn)換量非常大（約為-40
ppm/℃），而 I.H.P.SAW可將其改善至±8ppm/℃以下。

（3）高散熱性：向RF濾波器輸入大功率信號后IDT會產(chǎn)生熱量，輸入更大功率則可能因IDT發(fā)熱而破壞電極，從而
導(dǎo)致故障。 I.H.P.SAW可將電極產(chǎn)生的熱量高效地從基板一側(cè)散發(fā)出去，可將通電時的溫度上升幅度降至以往SAW
的一半以下。低TCF和高散熱性兩種效果，使其在高溫下也能穩(wěn)定工作。

新型體聲波濾波器

目前市面上的體聲波濾波器基本上基于多晶薄膜工藝。而初創(chuàng)公司Akoustis Technologies, Inc.
發(fā)明的Bulk ONE? BAW技術(shù)是采用單晶AlN-on-SiC諧振器，據(jù)稱性能能夠提升30%。

Akoustis技術(shù)公司(前稱為Danlax,Corp.)是根據(jù)美國內(nèi)華達(dá)州法律于2013年4月10日注冊成立，
總部設(shè)在北卡羅來納州的亨茨維爾。2015年4月15日，公司更名為Akoustis技術(shù)公司。2017年
3月，登陸納斯達(dá)克。

目前Akoustis已經(jīng)宣布推出了三款商用濾波器產(chǎn)品：第一款是用于三頻WiFi路由器應(yīng)用的商
用5.2 GHz BAW RF濾波器；第二款是針對雷達(dá)應(yīng)用的3.8 GHz BAW RF濾波器；第三款A(yù)KF
-1652是針對未來4G LTE和5G移動設(shè)備5.2 GHz BAW RF濾波器

封裝微型化濾波器

濾波器的封裝微型化主要是指的是采用晶圓級封裝技術(shù)。
Qorvo的CuFlig互聯(lián)技術(shù)使用銅柱凸點代替線焊。晶圓級封裝濾波器取消了陶瓷封裝，可以實
RF360公司DSSP（Die-Sized SAW Packaging，裸片級聲表封裝）和TFAP技術(shù)（Thin-Film
Acoustic Packaging，薄膜聲學(xué)封裝技術(shù))，實現(xiàn)了產(chǎn)品微型化，并可提供2in1，甚至4in1的
濾波器模組?，F(xiàn)尺寸更小，設(shè)備更輕薄。


不同產(chǎn)品類別的新的標(biāo)準(zhǔn)封裝尺寸：雙工器1.8mm*1.4mm，2in1濾波器：1.5mm*1.1mm，
單一濾波器：1.1mm*0.9mm。


射頻前端集成化模塊化

國際大廠一直致力于射頻前端的集成化及模塊化，比如高通RF360方案；Murata將濾波器、
RF開關(guān)、匹配電路等一體化的模塊；Qorvo RF Fusion解決方案等。

高通POP3D設(shè)計采用先進(jìn)的3D封裝技術(shù)，單一封裝內(nèi)集成了單芯片多模功率放大器和天線開
關(guān)（AS），并將濾波器和雙工器集成到一個單一基底中，然后將基底置于基礎(chǔ)組件之上，整
合成一個單一的“3D”芯片組組合，從而降低了整體的復(fù)雜性，摒棄了當(dāng)今射頻前端模塊中
常見的引線接合。


Qorvo RFFusion解決方案包含三種模塊化解決方案，實現(xiàn)高、中、低頻段頻譜區(qū)域全覆蓋。
各模塊都集成了功率放大器 (PA)、開關(guān)和濾波器。

Qualcomm與RF360率先發(fā)布支持體聲波和表面聲波濾波射頻前端
2018年2月27日，巴塞羅那——Qualcomm Incorporated（NASDAQ: QCOM）
子公司Qualcomm Technologies, Inc.和Qualcomm與TDK的合資企業(yè)RF360控股
新加坡有限公司（“RF360控股公司”）率先發(fā)布一款包含最新體聲波（BAW）和
表面聲波（SAW）濾波技術(shù)的六工器射頻解決方案，支持最佳的性能、尺寸和成本
，以應(yīng)對日益復(fù)雜的頻率、頻段組合。全新的六工器解決方案完善了我們的濾波器、
雙工器和多工器產(chǎn)品線，可應(yīng)對運(yùn)營商部署的各種載波聚合配置，在其擴(kuò)展千兆級
LTE覆蓋、提升速度與網(wǎng)絡(luò)容量時增強(qiáng)用戶體驗。通過在Qualcomm Technologies
功率放大器模組中簡化對載波聚合的支持，全新的解決方案可幫助OEM廠商改善產(chǎn)
品設(shè)計尺寸、提高產(chǎn)品設(shè)計成本效率，幫助廠商加速產(chǎn)品的全球上市時間，讓OEM
廠商從中受益。對消費(fèi)者而言，六工器解決方案的低插入損耗可支持長電池續(xù)航和
出色的數(shù)據(jù)傳輸速率。

隨著智能手機(jī)達(dá)到千兆級LTE速率，手機(jī)中蜂窩頻段的數(shù)量也在迅速增加以提供支持。
為了在廣泛的頻率頻段上支持載波聚合、同時管理干擾問題并提供卓越的無線電性能，
先進(jìn)的濾波技術(shù)是必需的。全新的六工器解決方案可集成在包括雙工器模組在內(nèi)的功
率放大器模組（PAMiD）中，并為下一代PAMiD模組提供關(guān)鍵的聲學(xué)構(gòu)建模塊?；?br /> 于BAW和SAW的六工器是前代四工器的升級，通過在千兆級LTE和未來的5G多模終
端中支持面向載波聚合的、極具競爭力的射頻性能，它們將成為設(shè)計具備輕薄外形的
單天線終端的關(guān)鍵。

Qualcomm高級副總裁兼射頻前端業(yè)務(wù)總經(jīng)理Christian Block表示：“隨著人們對數(shù)
據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量永無止境的需求，以及載波聚合復(fù)雜性的不斷攀升，OEM廠商和運(yùn)
營商在滿足消費(fèi)者對于頂級聯(lián)網(wǎng)用戶體驗的期望上面臨著挑戰(zhàn)。Qualcomm Technol
ogies和RF360控股的六工器解決方案集成了我們最新的BAW/SAW濾波技術(shù)，旨在激
發(fā)設(shè)計靈活性的同時提供最佳的性能。”

在通信設(shè)備中，射頻信號處理單元負(fù)責(zé)信號的發(fā)送與接收，包含射頻收發(fā)器、天線、
射頻前端等。其中，射頻前端由一系列組件構(gòu)成，包含功率放大器（PA）、濾波器
（Filters）、開關(guān)（Switch）、雙工器（Diplexer/Duplexer，由 2 個濾波器組成）、
低噪聲放大器（LNA） 等，分別對應(yīng)不同的射頻信號處理功能，本篇將就射頻關(guān)鍵
器件濾波器進(jìn)行專題分析。

一、定義及功能
射頻濾波器又名“射頻干擾濾波器”，是消費(fèi)電子中必不可缺的重要元器件之一。射
頻濾波器是由電容、電感和電阻組成的濾波電路，主要負(fù)責(zé)對通信通道中的信號頻率
進(jìn)行濾波。濾波器允許符合特定頻率的信號通過，同時抑制其他不需要的頻率信號，
可解決不同頻段和通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生的信號干擾問題，廣泛應(yīng)用于基站和終端設(shè)備的
射頻信號處理系統(tǒng)中。從射頻信號處理系統(tǒng)的布局來看，在射頻發(fā)射路徑中，濾波器
位于功率放大器的后側(cè)；在射頻接收路徑中，濾波器位于低噪聲放大器的前側(cè)。

射頻前端的信號傳輸路徑分為發(fā)射通道和接收通道，（1）發(fā)射通道路徑為“基帶芯片
- 射頻收發(fā)模塊-開關(guān)-PA-濾波器/雙工器-開關(guān)-天線-信號”；（2）接收通道路徑為“
信號- 天線-開關(guān)-濾波器/雙工器-LNA-開關(guān)-射頻收發(fā)模塊-基帶芯片”。

二、關(guān)鍵性能指標(biāo)
射頻濾波器性能的優(yōu)劣直接影響通訊系統(tǒng)的通信質(zhì)量。Q 值、帶寬、阻帶抑制度、插入
損耗、延遲時間等是衡量濾波器性能的指標(biāo)。其中，Q 值和插入損耗是選擇濾波器的最
常用、最主要的性能指標(biāo)。

三、濾波器分類

聲學(xué)濾波器是目前手機(jī)應(yīng)用的主流濾波器，可分為聲表濾波器（SAW 濾波器）和體聲
波濾波器（BAW 濾波器）。按照射頻濾波器的應(yīng)用場景和材料工藝兩個方向進(jìn)行分類：

（一）按應(yīng)用場景分類
射頻濾波器在無線通信終端的基站市場和手機(jī)市場應(yīng)用最多，因此按照應(yīng)用場景分類，
濾波器可分為通信基站濾波器和手機(jī)濾波器。不同應(yīng)用場景對濾波器的要求不同，因此
手機(jī)濾波器與基站濾波器的體積、制造工藝、適用寬帶、成本、功率容量等特征存在明
顯差異?；緸V波器更注重高穩(wěn)定性、大帶寬、大功率等指標(biāo)，而手機(jī)濾波器對價格、
體積（手機(jī)射頻濾波器尺寸為毫米級別，基站射頻濾波器為厘米級別）更為敏感。

基站射頻濾波器主要分為金屬腔體濾波器（應(yīng)用于2G-4G時代基站，應(yīng)用率達(dá)95，產(chǎn)
業(yè)鏈成熟，適用于低頻通信）和介質(zhì)濾波器（使用5G基站建設(shè)小型化和輕量化需求，
是5G 基站的新風(fēng)口），對應(yīng)的制造工藝分別是金屬精密加工和介質(zhì)燒結(jié)；手機(jī)射頻濾
波器主要為聲波濾波器，包含SAW、TC-SAW、BAW、FBAR等，對應(yīng)的制造工藝為半
導(dǎo)體制造工藝。

（二）按工藝材料分類

射頻濾波器可分為聲學(xué)濾波器、晶體濾波器、陶瓷濾波器，其中聲學(xué)濾波器（SAW、
BAW）是目前手機(jī)應(yīng)用的主流濾波器。根據(jù)技術(shù)不同，聲學(xué)濾波器又可分為聲表濾波
器（SAW 濾波器）和體聲波濾波器（BAW 濾波器）兩種。其中，SAW 濾波器產(chǎn)品包
括普通的SAW、具有溫度補(bǔ)償特性的TC-SAW 濾波器及高頻 I.H.P-SAW；BAW濾波器
產(chǎn)品包括BAW-SMR 和FBAR。

四、SAW 濾波器

SAW 濾波器采用半導(dǎo)體平面工藝制作，具有良好的一致性和重復(fù)性，并可實現(xiàn)低成本
批量生產(chǎn)。一般的 SAW 濾波器由壓電材料襯底和兩個 IDT 交叉環(huán)能器構(gòu)成。IDT 交叉
換能器是由交叉排列的金屬電極組成，左側(cè) IDT 將電信號轉(zhuǎn)成聲波，右側(cè) IDT 將聲波轉(zhuǎn)
成電信號。IDT 能把電信號轉(zhuǎn)換成聲波主要是因為其下方壓電襯底產(chǎn)生壓電效應(yīng)，其中
SAW 濾波器的壓電材料一般采用濾波器常用的壓電材料有鉭酸鋰（LiTaO3）、鈮酸鋰（
LiNbO3）、二氧化硅（SiO2）等。

（一）工作原理

SAW 濾波器的基本原理是在輸入端通過壓電效應(yīng)將電信號轉(zhuǎn)為聲信號在介質(zhì)表面上傳播，
而在輸出端由逆壓電效應(yīng)將聲信號轉(zhuǎn)為電信號。對于 SAW，也叫 Rayleighsurface wave，
既有縱波也有橫波。固體中粒子以橢圓軌跡震動，橢圓的長軸垂直于固體表面，隨著固體
深度越深，粒子運(yùn)動幅度越小。

穿過基板表面的聲波（在固體材料中，交替的機(jī)械形變會產(chǎn)生3,000 至12,000 米/ 秒速度
的聲波）移動的速度慢于任一端上 IDT 的電氣速度。而穿過基板的波發(fā)生的延遲在接收端
的 IDT 處相結(jié)合，產(chǎn)生極高品質(zhì)因數(shù)（Q 值可達(dá)數(shù)千）的駐波，進(jìn)而產(chǎn)生了有限沖激響應(yīng)
（FIR）濾波器響應(yīng)。通過調(diào)整穿過基板的行進(jìn)距離和 IDT 指的尺寸，可改變沖激響應(yīng)。而
這就決定了帶寬、中心頻率、類型和其他因素。

SAW的頻率基本可以參考公式：F=V/λ，其中 V 是 SAW 的速率，大約為 3100m/s，λ是
IDT 電極間距。從公式可以看出 SAW濾波器的頻率與 IDT 電極間距成反比，頻率越高，IDT
電極間距越小。在 IDT 小間距下，電流密度太大會導(dǎo)致電子遷移和發(fā)熱問題，所以 SAW濾波
器不太適合 2.5GHz 以上的頻率。SAW 濾波器對溫度變化也敏感，性能隨溫度升高而變差，
溫度升高時，基片材料的剛度變小，聲波速度變小。溫度補(bǔ)償濾波器(TC-SawFilter)就是為了
改善濾波器的溫度性能，在 IDT 上增加保護(hù)涂層改善其溫度特性，使其在溫度升高時，剛度增
加，改善溫度特性的同時也會使得濾波器成本上升。