中心論題：
- SAW濾波器的構(gòu)成、特點(diǎn)、作用
- SAW的發(fā)展趨勢(shì)
解決方案：
- 小型片式化SAW濾波器
- SAW提高工作頻率和拓展帶寬
- 降低插入損耗
聲表面波SAW（SuRFace Acoustic Wave）就是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片材料的深度增加而迅速減少的彈性波。SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個(gè)聲電換能器——叉指換能器（IDT）。它采用半導(dǎo)體集成電路的平面工藝，在壓電基片表面蒸鍍一定厚度的鋁膜，再把設(shè)計(jì)好的兩個(gè)IDT的掩膜圖案，利用光刻方法沉積在基片表面，分別用作輸入換能器和輸出換能器。其工作原理是：輸入換能器將電信號(hào)變成聲信號(hào)，沿晶體表面?zhèn)鞑ィ敵鰮Q能器再將接收到的聲信號(hào)變成電信號(hào)輸出。
SAW濾波器的主要特點(diǎn)是：設(shè)計(jì)靈活性大、模擬/數(shù)字兼容、群延遲時(shí)間偏差和頻率選擇特性優(yōu)良（可選頻率范圍10MHz～3GHz）、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件體小量輕（其體積、重量分別是陶瓷介質(zhì)濾波器的1/40和1/30左右），而且還能實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的功能。SAW濾波器的特征和優(yōu)點(diǎn)，正適應(yīng)了現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)備以及便攜式電話輕薄短小化和高頻化、數(shù)字化、高性能、高可靠性等方面的要求。其不足之處是：所需基片材料價(jià)格昂貴，另外對(duì)基片的定向、切割、研磨、拋光和制造工藝要求高。受到基片結(jié)晶工藝苛刻和制造精度要求嚴(yán)的影響，日本富士通、三洋電器、豐田等少數(shù)幾家掌握了壓電基片生產(chǎn)技術(shù)的制造商幾乎壟斷了世界SAW濾波器的市場(chǎng)。富士通公司控制了移動(dòng)電話用小型射頻（RF）SAW濾波器全球市場(chǎng)40%左右的份額，目前其年產(chǎn)量在1.5億只以上，體積最小的產(chǎn)品僅為2.5×2mm，重約22mg，集倒裝式組件和專利諧振器型濾波器設(shè)計(jì)于一體，使濾波器性能出現(xiàn)了突破性飛躍。三洋電器公司是世界最大的視聽(tīng)家電用SAW濾波器制造商之一，為保持其價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，該公司在我國(guó)深圳設(shè)有組裝廠，年產(chǎn)5000萬(wàn)只。豐田公司主要生產(chǎn)移動(dòng)通信用SAW濾波器，可提供30多種標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品，均適合于表面貼裝。
SAW濾波器在抑制電子信息設(shè)備高次諧波、鏡像信息、發(fā)射漏泄信號(hào)以及各類寄生雜波干擾等方面起到了良好的作用，可以實(shí)現(xiàn)所需任意精度的幅頻特性和相頻特性的濾波，這是其它的濾波器所難以完成的。近年來(lái)國(guó)外已將SAW濾波器片式化，重量約0.2g；另外由于采用了新的晶體材料和最新的精細(xì)加工技術(shù)，使得SAW器件的使用上限頻率提高到2.5～3GHz，從而更加促進(jìn)SAW濾波器在抗EMI領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
SAW濾波器以極陡的過(guò)度帶使CATV的鄰頻傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，與隔頻傳輸相比，頻譜利用率提高了一倍。電視接收機(jī)如果不采用SAW濾波器，不可能工作得這么穩(wěn)定可靠。事實(shí)上，早期SAW濾波器的主要應(yīng)用領(lǐng)域即是以電視機(jī)為代表的視聽(tīng)類家電產(chǎn)品，進(jìn)入80年代末之后，由于電子信息特別是通信產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為SAW濾波器提供了一個(gè)廣闊的市場(chǎng)空間，致使其產(chǎn)量和需求呈直線上升趨勢(shì)。目前世界SAW濾波器的年產(chǎn)量在6億只以上，其中移動(dòng)通信用小型RF SAW濾波器就達(dá)到4.3億只。
移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)射端（TX）和接收端（RX）必須經(jīng)過(guò)濾波器濾波后才能發(fā)揮作用，由于其工作頻段一般在800MHz～2GHz、帶寬為17～30MHz，故要求濾波器具有低插損、高阻帶抑制和高鏡像衰減、承受功率大、低成本、小型化等特點(diǎn)。由于在工作頻段、體積和性能價(jià)格比等方面的優(yōu)勢(shì)，SAW濾波器在移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭，這是壓電陶瓷濾波器和單片晶體濾波器所望塵莫及的。
在無(wú)線尋呼系統(tǒng)中，BP機(jī)接收到的RF信號(hào)需先濾波后再進(jìn)行放大，濾波器的電氣特性直接影響到接收信號(hào)的靈敏度和精確度。早期生產(chǎn)的BP機(jī)一般采用LC濾波器，由于LC濾波器的調(diào)試復(fù)雜，選擇性和穩(wěn)定性又較差，因此現(xiàn)已逐漸被SAW濾波器所取代。
隨著Internet的迅猛發(fā)展，全球上網(wǎng)的用戶愈來(lái)愈多，但目前通過(guò)電話上網(wǎng)的最大缺點(diǎn)是帶寬太窄（幾十千頻），下載速度極慢，而CATV的網(wǎng)絡(luò)頻率資源豐富，不少商家因而均在開(kāi)發(fā)基于CATV網(wǎng)的寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)（如VOD等），通過(guò)CATV上網(wǎng)可使信息傳輸速度提高幾十倍以上，在這些系統(tǒng)中都要用到高性能的SAW濾波器來(lái)解決鄰頻抑制問(wèn)題。可見(jiàn)，SAW濾波器的市場(chǎng)前景十分可觀。
當(dāng)前，SAW濾波器的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
•小型片式化 SAW濾波器的小型片式化，是移動(dòng)通信和其它便攜式產(chǎn)品提出的基本要求。為縮小SAW濾波器的體積，通常采取三方面的措施：一是優(yōu)化設(shè)計(jì)器件用芯片，設(shè)法使其做得更小；二是改進(jìn)器件的封裝形式，現(xiàn)在已經(jīng)由傳統(tǒng)的圓形金屬殼封裝改為方形或長(zhǎng)方形扁平金屬封裝或LCCC（無(wú)引線陶瓷芯片載體）表面貼裝的形式；三是將不同功能的SAW濾波器封裝在一起，構(gòu)成組合型器件以減小占用PCB的面積，如應(yīng)用于1.9GHz PCS終端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器以及近來(lái)富士通公司開(kāi)發(fā)的雙帶式（可支持模擬和數(shù)字兩種模式）便攜式手機(jī)用SAW濾波器，均裝有兩個(gè)濾波器。
•高頻、寬帶化 為適應(yīng)電子整機(jī)高頻、寬帶化的要求，SAW濾波器也必須提高工作頻率和拓展帶寬。研究表明，當(dāng)壓電基材選定之后，SAW濾波器的工作頻率則由IDT電極條寬度所決定，IDT電極條愈窄，頻率愈高。采用半導(dǎo)體0.35～0.2μm級(jí)的精細(xì)加工工藝，可制作出2～3GHz的SAW濾波器。
拓展SAW濾波器的帶寬通常從優(yōu)化設(shè)計(jì)IDT的電極結(jié)構(gòu)入手。比如將IDT按串聯(lián)和并聯(lián)形式連接成梯形若干級(jí)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，輸入/輸出直接實(shí)現(xiàn)連接，采用0.4μm以下的精細(xì)加工技術(shù)，就可制作出用于無(wú)線局域網(wǎng)（LAN）的2.5GHz梯形結(jié)構(gòu)諧振式SAW濾波器，帶寬達(dá)100MHz；在多重模式濾波器中，采用縱向連接的濾波器帶寬要比橫向耦合型濾波器大一些，因此被廣泛用于蜂窩電話和尋呼機(jī)的RF濾波，而后者具有陡削的窄帶特性，可用于個(gè)人數(shù)字蜂窩（PDC）和模擬電話的中頻（IF）濾波。
•降低插入損耗 早期SAW濾波器的最大缺陷是插入損耗大，一般在15dB以上，這對(duì)于要求低功耗的通信設(shè)備特別是接收前端是無(wú)法接受的。為滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)以及其它用途的要求，人們通過(guò)開(kāi)發(fā)高性能的壓電材料和改進(jìn)IDT設(shè)計(jì)，使器件的插入損耗降低到3～4dB，最低可達(dá)1dB。在眾多壓電材料研究成果中，最引人注目的是日本村田制作所發(fā)明的ZnO/藍(lán)寶石層狀結(jié)構(gòu)基片材料，利用這種基片材料，該所已制造出1.5GHz PDC用射頻SAW濾波器，其插入損耗僅1.2dB。
