QualcommRF360調(diào)制協(xié)調(diào)器,B39202B4234H910濾波器信號(hào)調(diào)節(jié)器

產(chǎn)品	SAW Filters	產(chǎn)品種類	信號(hào)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

QualcommRF360調(diào)制協(xié)調(diào)器,B39202B4234H910濾波器信號(hào)調(diào)節(jié)器

一、聲學(xué)濾波器市場分析

隨著全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增多，射頻前端系統(tǒng)需求量增多，濾波器的需求量自然增多。千億級(jí)設(shè)備連接，
這是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)需求，未來全球移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備總量將達(dá)到千億規(guī)模。根據(jù)IMT-2020
5G推進(jìn)組預(yù)測，到2020年全球移動(dòng)終端（不含物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）數(shù)量將超過100億，其中中國將超過20億。

射頻頻段增多，濾波器的需求量自然增多。從1G-->2G-->3G-->4G，再到5G，射頻的頻段不斷增多，
其射頻器件的應(yīng)用數(shù)量也快速增加。從射頻前端使用濾波器的數(shù)量來看，隨著頻段數(shù)量的增加，射頻濾
波器件的需求量也相應(yīng)增加。

中國移動(dòng)要求的5模13頻分為8個(gè)FDD頻段和5個(gè)TDD頻段。因?yàn)镕DD是頻分復(fù)用的，需要含有接收器、
發(fā)射器的雙工器，同時(shí)接收還需要一個(gè)單獨(dú)的濾波器，所以一個(gè)頻段需要3個(gè)濾波器，總共24只。TDD
模式5個(gè)頻段，每個(gè)頻段需要一個(gè)發(fā)射以及一個(gè)接收的濾波器，共10個(gè)。再加上手機(jī)上的wifi、GPS、
藍(lán)牙等，濾波器數(shù)量達(dá)到30-40個(gè)。

聲表面波/體聲波濾波器

聲表采用將電能轉(zhuǎn)換為表面聲波的方式，利用聲波共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的濾波。該聲表面波濾波器的特點(diǎn)是體積非常小，
Q值相對(duì)LC高，采用半導(dǎo)體工藝適合批量生產(chǎn)。一只800MHz左右的濾波器體積大概只有一個(gè)0805電容大小。其
缺點(diǎn)是功率容量小，不適合小批量定制產(chǎn)品，研發(fā)周期長，研發(fā)成本高。

螺旋濾波器:

螺旋濾波器是一種半集總參數(shù)的濾波器，其采用放置在空腔內(nèi)的螺旋電感的自諧振來實(shí)現(xiàn)諧振器，通過相鄰諧振器的空間磁場實(shí)現(xiàn)耦合。

其優(yōu)點(diǎn)是：體積較腔體小，Q值、功率容量較LC高。其缺點(diǎn)是：較難實(shí)現(xiàn)寬帶，高頻部分電感不易實(shí)現(xiàn)。

螺旋濾波器通常用在500MHz以下20%相對(duì)帶寬，100W平均功率，對(duì)插損有一定要求的場合。

紋波：濾波器通帶內(nèi)S21曲線起伏的波峰與波谷之間的差值。

介質(zhì)濾波器

介質(zhì)濾波器是采用介質(zhì)填充的四分之一波長短路線或者二分之一開路線實(shí)現(xiàn)的半集總濾波器。其優(yōu)點(diǎn)是Q值較LC高，可以實(shí)現(xiàn)較LC
濾波器頻率高的濾波器。其缺點(diǎn)是寄生較近，諧振器需要定制。

交指濾波器最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)寬帶，如果采用冗余諧振桿，考慮到機(jī)加可是線性，其相對(duì)帶寬通常可以寬達(dá)60%。同時(shí)在K波段時(shí)，
寬帶的梳狀濾波器機(jī)加基本無法加工并且調(diào)試螺釘無法放置，因此在該條件下通常采用交指結(jié)構(gòu)。交指結(jié)構(gòu)與梳狀相比其寄生通帶較近，
通常其寄生通帶在1.8F0左右。同體積下，交指濾波器較梳狀濾波器功率容量大。

濾波器是無線通訊系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵性部件。

濾波器種類繁多，各種濾波器具有不同的性能特點(diǎn)，因此在濾波器選擇時(shí)，通常需要綜合考慮客戶的實(shí)際使用環(huán)境以及客戶性能需
求才能做出正確、有效、可靠的選擇。

在客戶對(duì)濾波器指標(biāo)概念比較模糊時(shí)，通常需要詢問客戶體積、損耗、帶外需要抑制的頻率以及抑制度、功率容量等。根據(jù)這幾個(gè)
簡單的指標(biāo)要求基本可以判斷出濾波器種類。

1、SAW Filter

聲表面波（SAW）濾波器廣泛應(yīng)用于2G接收機(jī)前端以及雙工器和接收濾波器。SAW濾波器集低插入
損耗和良好的抑制性能于一身，不僅可實(shí)現(xiàn)寬帶寬，其體積還比傳統(tǒng)的腔體甚至陶瓷濾波器小得多。
因?yàn)镾AW濾波器制作在晶圓上，所以可以低成本進(jìn)行批量生產(chǎn)。SAW技術(shù)還支持將用于不同頻段的
濾波器和雙工器整合在單一芯片上，且僅需很少或根本不需額外的工藝步驟。



存在于具有一定對(duì)稱性晶體內(nèi)的壓電效應(yīng)是聲濾波器的“電動(dòng)機(jī)”及“發(fā)電機(jī)”。當(dāng)對(duì)這種晶體施以
電壓，晶體將發(fā)生機(jī)械形變，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。當(dāng)這種晶體被機(jī)械壓縮或展延時(shí)，機(jī)械能又轉(zhuǎn)換
為電能。在晶體結(jié)構(gòu)的兩面形成電荷，使電流流過端子和/或形成端子間的電壓。電氣和機(jī)械能量間的
這種轉(zhuǎn)換的能量損耗極低，無論電/機(jī)還是機(jī)/電能量轉(zhuǎn)換，效率都可高達(dá)99.99%。



在固態(tài)材料中，交替的機(jī)械形變會(huì)產(chǎn)生3,000至12,000米/秒速度的聲波。在聲濾波器內(nèi)，對(duì)聲波進(jìn)行
導(dǎo)限以產(chǎn)生極高品質(zhì)因數(shù)（Q值可達(dá)數(shù)千）的駐波（standingwaves）。這些高Q值的諧振是聲濾波器
的頻率選擇性和低損耗特性的基礎(chǔ)。


在一款基礎(chǔ)SAW濾波器中，電輸入信號(hào)通過間插的金屬交指型換能器（IDT）轉(zhuǎn)換為聲波，這種IDT是
在諸如石英、鉭酸鋰（LiTaO3）或鈮酸鋰（LiNbO3）等壓電基板上形成的。在一款非常小設(shè)備內(nèi)，IDT
的低速特性非常適合眾多波長通過。

在通信設(shè)備中，射頻信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)信號(hào)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(gè)濾波器組成）、
低噪聲放大器（LNA） 等，分別對(duì)應(yīng)不同的射頻信號(hào)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(duì)通信通道中的信號(hào)頻率
進(jìn)行濾波。濾波器允許符合特定頻率的信號(hào)通過，同時(shí)抑制其他不需要的頻率信號(hào)，
可解決不同頻段和通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生的信號(hào)干擾問題，廣泛應(yīng)用于基站和終端設(shè)備的
射頻信號(hào)處理系統(tǒng)中。從射頻信號(hào)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(hào)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(hào)”；（2）接收通道路徑為“
信號(hào)- 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(shí)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(gè)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(duì)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(duì)價(jià)格、
體積（手機(jī)射頻濾波器尺寸為毫米級(jí)別，基站射頻濾波器為厘米級(jí)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(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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(gè) 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(hào)轉(zhuǎn)成聲波，右側(cè) IDT 將聲波轉(zhuǎn)
成電信號(hào)。IDT 能把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波主要是因?yàn)槠湎路綁弘娨r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(hào)轉(zhuǎn)為聲信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)。對(duì)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(dòng)，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(dòng)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(huì)產(chǎn)生3,000 至12,000 米/ 秒速度
的聲波）移動(dòng)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(huì)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(duì)溫度變化也敏感，性能隨溫度升高而變差，
溫度升高時(shí)，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(shí)，剛度增
加，改善溫度特性的同時(shí)也會(huì)使得濾波器成本上升。