声表面波基础知识
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– 脉冲压缩滤波器。又称色散延迟线
• 可以将一个δ脉冲展宽 ，或者将展宽的信号压缩，解决信号探 测的距离与分辨率的矛盾
– 卷积器
• 声表面波非线形效应的很好应用。
• 声表面波的新的应用领域
– 标签
• 与IC 的RFID相比，具有无源，没有功耗，探测距离 远等特点
– 声表马达
• 完全不同于传统的电磁驱动，在极微小的领域运用。
SHOULDER
SAW
多媒体用的中频滤波器 2. 1 伴音滤波器典型特性曲线
以AF389A14Dc为例
一般在晶片的两端还涂有吸声材料，以吸收端面反射的声表面波。
如果改变IDT指条的长度，那么连 接不同汇流条的相邻指条的重叠 长度也发生改变，称为对叉指换 能器的加权。 采用不同的加权方式就能得到不 同的声表面波滤波器的特性。 电视中频滤波器是声表面波滤波 器中最经典，最具特色的滤波器 之一，一般是由一个等指长的宽 带换能器和一个加权换能器组成。 这种滤波器设计的关键是设计加 权换能器，也就是说关键是指条 的重叠区域（包络线以内的部分）
IDT of SHOULDER BF36A8Dc
The outline sketch of two input IDT’s
Compare BF36A8Dc with E X6874D
Frequency response
Group delay
4-2. VF389A1Dc VS K3953D Input IDT of E K3953D
切指加全换能器的特点是加权灵活，精度高，缺点是由于指条长度的不等的， 为了使发射换能器的信号能够都被接收换能器有效接收，接收换能器的指条 长度一般情况下都要大于或等于发射换能器的声孔径，所以，通常情况下， 一个换能器采用切指加权，而另一个换能器采用等指长的宽带换能器（非加 权）。 为了提高滤波器的矩形系数和阻带抑制，需要将两个换能器都进行加权。 多条耦合器能很好地解决这个问题。 多条耦合器是有很多周期排列的金属条组成的，它能将声表面波从一个传输 路径耦合到另一个路径，而其他模式的波不能耦合，所以对体波具有很好的 抑制作用。
声表面波电视中频滤波器不仅是我们公司最主要的产品，它也是最经典的 声表面波滤波器之一，它是声表面波滤波器在民用产品上得到大规模使用 的第一个事例。 典型的电视中频滤波器是由一个切指加权换能器和一个宽带换能器构成。 随着电视技术的发展，产生了多种多样的应用。
4-1. BF36A8Dc VS X6874D IDT of E X6874D
纵向耦合滤波器
这是低插损声表面波滤波器的一个典型的设计方法，我公司很多的高频滤波 器采用这种设计方法。
T-型滤波器
T-型滤波器是传统的LC滤波器与声 表面技术相结合的产品，将不同电学 参数的声表面谐振器进行串并连接， 实现所需要的滤波器特性
T-型滤波器的一个特点是功率承受能 力比较大。
声表面波电视中频滤波器
Compare MIF389A6Dc with E K7268D CH1
Frequency response
Group delay
Compare MIF389A6Dc with E K7268D CH2
Frequency response
Group delay
MIF389A1Dc 这是另一种双通道滤波器的设计方式
Input IDT of SHOULDER VF389A1Dc
The outline sketch of two input IDT’s
Compare VF389A1Dc with E K3953D
Frequency response
Group delay
6. SHOULDER’s design principle of a dual channel filter
加权换能器：主瓣（中间部 分）指对数越多，带宽越窄， 总的指对数越多，矩形系数 越好。
声表面波滤波器的种类
根据声表面波滤波器设计方法的不同，将声表面波滤波器分为横向滤 波器，纵向耦合滤波器，T-型滤波器等。不同的使用要求（技术指标） 决定了声表面波滤波器的设计方法 下面简单列举一些声表面波滤波器
多条耦合器类高矩形系数宽带滤波器
图1[ 用光学法观测到压电晶体表面的声表面波传播]
叉指换能器（IDT）是激发和接收 声表面波的最基本的单元，它是由 金属指条（通常是铝）交叉地连接 到两根汇流条构成的。
它类似于人的双手的手指叉开后交 叉在一起
在具有压电特性的基片上制作的叉 指换能器，两根汇流条上加不同的 电位，在指条间就会产生应力和形 变，相反如果在叉指换能器的指条 之间存在应力或形变，那么叉指间 就会产生电压。
QSF45A7Dc
QSF系列声表面滤波器的特点是一个伴音和一个图象 通道是同时工作的，实际上一个新片上有两个滤波器 同时公司，所以两个滤波器之间的隔离尤为重要
好达电子电视中频滤波器的分类
• 数字产品:
– BF系列
• 主要产品有BF36A1Dc,BF36A5Dc,BF43A7Dc等
• 模拟产品
– 内载波, IF系列
IF389B1M PAL-D/K,I,B/G
IF389A9M MIF389A5M MIF389A7M
PAL-B/G PAL/NTSC
型号
IF45A7M
IF45A11M IF45A20P IF58A1D IF58A2D
制式
NTSC-M NTSC-N
SHOULDER
SAW
• 模拟电视
多媒体用的中频滤波器
Compare BF36A9Dc with E X7253D CH1
BF36A9Dc & theory result
Frequency response
Group delay
Compare BF36A9Dc with E X7253D CH2
BF36A9Dc & theory result
Frequency response
声表面波滤波器
汇流条
声表面波滤波器通常由两个叉指换能 器（IDT）构成，一个作为输入换能 器（激发声表面波），另一个作为输 出换能器（接收声表面波）。
金属电极
用作声表面波滤波器的最常用的材料是具有压电性能的铌酸锂（LN）、钽酸 锂（LT）、石英、锗酸铋（BGO）和四硼酸锂（LBO）等单晶片，也可以由 压电陶瓷作为基片。
等指长宽带换能器
加权换能器
(a) Basic bandpass filter using one apodized transducer and one unapodized transducer. (b) Corresponding impulse response
不同的指条长度
指条的重叠区域 这是加权的关键
Step 1, make a narrow band filter
Step2, make a differential filter
Step 3, narrow band filter + differential filter
Step4, have a wide band filter
Input IDT of SHOULDER BF36A9Dc The outline sketch of BF36A9Dc’s input IDT’s
2. 伴音滤波器
伴音滤波器是SAW在电视机中专门用于伴音滤波的。
优点：实现图像和伴音准分离，可以提高伴音质量，方便在不 同制式间切换（如PAL/NTSC，SECAM L/L’），适合 于大屏幕，高清晰度电视机。
缺点：需要两个SAW分别对图像和伴音滤波，增加成本。
好达SAW Components
以AF开头的为伴音滤波器，其中包含单/双通道滤波器。
声表面波谐振器
声表面波谐振器的基本结构是在叉 指换能器的两边各放置一组由不连 续周期结构(如表面沟槽或金属条 带)的反射栅阵. 它的工作原理是当叉指换能器激励 的声表面波向两边传输时,在反射栅 阵中逐步被反射,反射信号在反射栅 阵的同步频率附近有同相点（谐振 频率）和反相点（反谐振频率） 由于声表面波谐振器的谐振频率取 决于反射栅的周期，所以随着平面 工艺的发展，谐振频率可以做得很 高。 由于石英晶体的温度稳定性好,所以, 声表面波谐振器基本上都是用石英 晶体作压电基片.
• 主要产品有IF389B1M, IF45A1Dc等
– 图像,VF系列
• 主要产品有VF389A1Dc, VF45A5Dc, VF58A1Dc等
– 伴音, AF系列
• 主要产品有AF389A14Dc, AF45A3Dc, AF58A1Dc等
– 双通道, MIF,MVF系列
• 主要产品有MIF389A1Dc, MVF38A2Dc等
• 六十年代，由于半导体平面工艺以及激光 技术的发展，出现了大量人造压电材料为 声表面波技术的发展提供了必要的物质和 技术基础
• 1965 年，怀特（R . M.white）和沃尔特默 （F.W.voltmer ）发明了 叉指换能器” ， 从而取得了声表面波技术的关键性突破。
• 声表面波器件的基本结构和工作原理
这种改变指条长度的加权方式称为切指加权。这样的加权换能器也称切指加权换 能器。
声表面波滤波器的频率特性 与 加权换能器重叠区域的 形状存在傅立叶变换关系。
叉指换能器的带宽与它在时 域上的长度（指对数）成反 比（如右图所示）。
等指长宽带换能器：指对数 越多，两个吸收点之间的带 宽越窄，阻带抑制13.6dB
– 准分离, QSF系列
• 主要产品有QSF389A2Dc, QSF45A2Dc等
SAW
多媒体用的中频滤波器 1. 1 内载波滤波器的典型特性曲线
以IF389A1M为例
SHOULDER
SAW
多媒体用的中频滤波器 1. 2 内载波滤波器的典型规格型号
型号
IF38B1M
制式
PAL-D/K,I,B/G
1. 声表面波滤波器基本原理
声表面波是一种沿物体表面传输的弹 性波，在物体表面幅度最大，在晶体 内部，随着深度的增加，迅速衰减。 所以，当声表面波的传输介质的厚度 达到4~5λ时，我们可以把它看作为 “半无限”的，即可以看成是“无限 厚”的
表面幅度最大 内部很快衰减
这是用不同的方法观测到的声表面波。
• 声表面波器件的种类
– 谐振器
• 最基本的单元是一个叉指换能器，两边排列开路或者短路的反 射栅
• 与体波晶体谐振器相比，其基频高（可达到GHz），并可抗振 动
– 带通滤波器
• 一对叉指换能器就可以组成最基本的带通滤波器 • 带通滤波器的种类很多，是声表面波的主要应用之一
– 延迟线
• 由于声表面波的速度比电磁波的速度约小 5个数量级，因而 1000米的电缆所构成的电延迟线,只需用1厘米压电晶体
• 什么是声波
– 神州七号飞船上，宇航员出仓时，可以相互看 见，但不能相互“喊话”
– 通过飞船上的摄象头，可以看到宇航员出仓的 情景，太空日落
– 太空上美丽的，但是“寂静”的
– 光波可以在真空中传播，声波必须通过介质传 播
– 通过物体震动传播的波——声波
• 1885 年，瑞利根据对地震波的研究，从理 论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波 的特性。
斜叉指SPUDT 声表面波滤波器
对于插入损耗要求小（8~10dB)，相对带宽 较大的滤波,采用这种设计方式。它是通过换 能器指条宽度的变化，实现换能器的单向性， 从而实现较低的插入损耗
R-SPUDT
这是充分利用数字技术对SPUDT的一种改进和发 展，通过对换能器进行各种方法的综合加权，实现 各种低插损，高性能的滤波器
Group delay
7-2. AF389A13Dc VS K9653D IDT of E K9653D
IDT of SHOULDER AF389A13Dc
Compare AF389A13Dc with E K9653D
CH1
CH2
IDT of E MIF389A6Dc The outline sketch of MIF389A6Dc’s input IDT’s
声表面波基础知识
• 声表面波基本原理 • 声表面波器件的种类 • 声表面波滤波器的种类 • 工艺对声表面波产品性能的影响
声表面波原理
• 什么是声表面波
– 声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波 – 声表面波的英文缩写为SAW
• Surface Acoustic Wave • 表面的_声的_波
– 声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，能使 电子器件实现超小型化和多功能化。
• 可以将一个δ脉冲展宽 ，或者将展宽的信号压缩，解决信号探 测的距离与分辨率的矛盾
– 卷积器
• 声表面波非线形效应的很好应用。
• 声表面波的新的应用领域
– 标签
• 与IC 的RFID相比，具有无源，没有功耗，探测距离 远等特点
– 声表马达
• 完全不同于传统的电磁驱动，在极微小的领域运用。
SHOULDER
SAW
多媒体用的中频滤波器 2. 1 伴音滤波器典型特性曲线
以AF389A14Dc为例
一般在晶片的两端还涂有吸声材料，以吸收端面反射的声表面波。
如果改变IDT指条的长度，那么连 接不同汇流条的相邻指条的重叠 长度也发生改变，称为对叉指换 能器的加权。 采用不同的加权方式就能得到不 同的声表面波滤波器的特性。 电视中频滤波器是声表面波滤波 器中最经典，最具特色的滤波器 之一，一般是由一个等指长的宽 带换能器和一个加权换能器组成。 这种滤波器设计的关键是设计加 权换能器，也就是说关键是指条 的重叠区域（包络线以内的部分）
IDT of SHOULDER BF36A8Dc
The outline sketch of two input IDT’s
Compare BF36A8Dc with E X6874D
Frequency response
Group delay
4-2. VF389A1Dc VS K3953D Input IDT of E K3953D
切指加全换能器的特点是加权灵活，精度高，缺点是由于指条长度的不等的， 为了使发射换能器的信号能够都被接收换能器有效接收，接收换能器的指条 长度一般情况下都要大于或等于发射换能器的声孔径，所以，通常情况下， 一个换能器采用切指加权，而另一个换能器采用等指长的宽带换能器（非加 权）。 为了提高滤波器的矩形系数和阻带抑制，需要将两个换能器都进行加权。 多条耦合器能很好地解决这个问题。 多条耦合器是有很多周期排列的金属条组成的，它能将声表面波从一个传输 路径耦合到另一个路径，而其他模式的波不能耦合，所以对体波具有很好的 抑制作用。
声表面波电视中频滤波器不仅是我们公司最主要的产品，它也是最经典的 声表面波滤波器之一，它是声表面波滤波器在民用产品上得到大规模使用 的第一个事例。 典型的电视中频滤波器是由一个切指加权换能器和一个宽带换能器构成。 随着电视技术的发展，产生了多种多样的应用。
4-1. BF36A8Dc VS X6874D IDT of E X6874D
纵向耦合滤波器
这是低插损声表面波滤波器的一个典型的设计方法，我公司很多的高频滤波 器采用这种设计方法。
T-型滤波器
T-型滤波器是传统的LC滤波器与声 表面技术相结合的产品，将不同电学 参数的声表面谐振器进行串并连接， 实现所需要的滤波器特性
T-型滤波器的一个特点是功率承受能 力比较大。
声表面波电视中频滤波器
Compare MIF389A6Dc with E K7268D CH1
Frequency response
Group delay
Compare MIF389A6Dc with E K7268D CH2
Frequency response
Group delay
MIF389A1Dc 这是另一种双通道滤波器的设计方式
Input IDT of SHOULDER VF389A1Dc
The outline sketch of two input IDT’s
Compare VF389A1Dc with E K3953D
Frequency response
Group delay
6. SHOULDER’s design principle of a dual channel filter
加权换能器：主瓣（中间部 分）指对数越多，带宽越窄， 总的指对数越多，矩形系数 越好。
声表面波滤波器的种类
根据声表面波滤波器设计方法的不同，将声表面波滤波器分为横向滤 波器，纵向耦合滤波器，T-型滤波器等。不同的使用要求（技术指标） 决定了声表面波滤波器的设计方法 下面简单列举一些声表面波滤波器
多条耦合器类高矩形系数宽带滤波器
图1[ 用光学法观测到压电晶体表面的声表面波传播]
叉指换能器（IDT）是激发和接收 声表面波的最基本的单元，它是由 金属指条（通常是铝）交叉地连接 到两根汇流条构成的。
它类似于人的双手的手指叉开后交 叉在一起
在具有压电特性的基片上制作的叉 指换能器，两根汇流条上加不同的 电位，在指条间就会产生应力和形 变，相反如果在叉指换能器的指条 之间存在应力或形变，那么叉指间 就会产生电压。
QSF45A7Dc
QSF系列声表面滤波器的特点是一个伴音和一个图象 通道是同时工作的，实际上一个新片上有两个滤波器 同时公司，所以两个滤波器之间的隔离尤为重要
好达电子电视中频滤波器的分类
• 数字产品:
– BF系列
• 主要产品有BF36A1Dc,BF36A5Dc,BF43A7Dc等
• 模拟产品
– 内载波, IF系列
IF389B1M PAL-D/K,I,B/G
IF389A9M MIF389A5M MIF389A7M
PAL-B/G PAL/NTSC
型号
IF45A7M
IF45A11M IF45A20P IF58A1D IF58A2D
制式
NTSC-M NTSC-N
SHOULDER
SAW
• 模拟电视
多媒体用的中频滤波器
Compare BF36A9Dc with E X7253D CH1
BF36A9Dc & theory result
Frequency response
Group delay
Compare BF36A9Dc with E X7253D CH2
BF36A9Dc & theory result
Frequency response
声表面波滤波器
汇流条
声表面波滤波器通常由两个叉指换能 器（IDT）构成，一个作为输入换能 器（激发声表面波），另一个作为输 出换能器（接收声表面波）。
金属电极
用作声表面波滤波器的最常用的材料是具有压电性能的铌酸锂（LN）、钽酸 锂（LT）、石英、锗酸铋（BGO）和四硼酸锂（LBO）等单晶片，也可以由 压电陶瓷作为基片。
等指长宽带换能器
加权换能器
(a) Basic bandpass filter using one apodized transducer and one unapodized transducer. (b) Corresponding impulse response
不同的指条长度
指条的重叠区域 这是加权的关键
Step 1, make a narrow band filter
Step2, make a differential filter
Step 3, narrow band filter + differential filter
Step4, have a wide band filter
Input IDT of SHOULDER BF36A9Dc The outline sketch of BF36A9Dc’s input IDT’s
2. 伴音滤波器
伴音滤波器是SAW在电视机中专门用于伴音滤波的。
优点：实现图像和伴音准分离，可以提高伴音质量，方便在不 同制式间切换（如PAL/NTSC，SECAM L/L’），适合 于大屏幕，高清晰度电视机。
缺点：需要两个SAW分别对图像和伴音滤波，增加成本。
好达SAW Components
以AF开头的为伴音滤波器，其中包含单/双通道滤波器。
声表面波谐振器
声表面波谐振器的基本结构是在叉 指换能器的两边各放置一组由不连 续周期结构(如表面沟槽或金属条 带)的反射栅阵. 它的工作原理是当叉指换能器激励 的声表面波向两边传输时,在反射栅 阵中逐步被反射,反射信号在反射栅 阵的同步频率附近有同相点（谐振 频率）和反相点（反谐振频率） 由于声表面波谐振器的谐振频率取 决于反射栅的周期，所以随着平面 工艺的发展，谐振频率可以做得很 高。 由于石英晶体的温度稳定性好,所以, 声表面波谐振器基本上都是用石英 晶体作压电基片.
• 主要产品有IF389B1M, IF45A1Dc等
– 图像,VF系列
• 主要产品有VF389A1Dc, VF45A5Dc, VF58A1Dc等
– 伴音, AF系列
• 主要产品有AF389A14Dc, AF45A3Dc, AF58A1Dc等
– 双通道, MIF,MVF系列
• 主要产品有MIF389A1Dc, MVF38A2Dc等
• 六十年代，由于半导体平面工艺以及激光 技术的发展，出现了大量人造压电材料为 声表面波技术的发展提供了必要的物质和 技术基础
• 1965 年，怀特（R . M.white）和沃尔特默 （F.W.voltmer ）发明了 叉指换能器” ， 从而取得了声表面波技术的关键性突破。
• 声表面波器件的基本结构和工作原理
这种改变指条长度的加权方式称为切指加权。这样的加权换能器也称切指加权换 能器。
声表面波滤波器的频率特性 与 加权换能器重叠区域的 形状存在傅立叶变换关系。
叉指换能器的带宽与它在时 域上的长度（指对数）成反 比（如右图所示）。
等指长宽带换能器：指对数 越多，两个吸收点之间的带 宽越窄，阻带抑制13.6dB
– 准分离, QSF系列
• 主要产品有QSF389A2Dc, QSF45A2Dc等
SAW
多媒体用的中频滤波器 1. 1 内载波滤波器的典型特性曲线
以IF389A1M为例
SHOULDER
SAW
多媒体用的中频滤波器 1. 2 内载波滤波器的典型规格型号
型号
IF38B1M
制式
PAL-D/K,I,B/G
1. 声表面波滤波器基本原理
声表面波是一种沿物体表面传输的弹 性波，在物体表面幅度最大，在晶体 内部，随着深度的增加，迅速衰减。 所以，当声表面波的传输介质的厚度 达到4~5λ时，我们可以把它看作为 “半无限”的，即可以看成是“无限 厚”的
表面幅度最大 内部很快衰减
这是用不同的方法观测到的声表面波。
• 声表面波器件的种类
– 谐振器
• 最基本的单元是一个叉指换能器，两边排列开路或者短路的反 射栅
• 与体波晶体谐振器相比，其基频高（可达到GHz），并可抗振 动
– 带通滤波器
• 一对叉指换能器就可以组成最基本的带通滤波器 • 带通滤波器的种类很多，是声表面波的主要应用之一
– 延迟线
• 由于声表面波的速度比电磁波的速度约小 5个数量级，因而 1000米的电缆所构成的电延迟线,只需用1厘米压电晶体
• 什么是声波
– 神州七号飞船上，宇航员出仓时，可以相互看 见，但不能相互“喊话”
– 通过飞船上的摄象头，可以看到宇航员出仓的 情景，太空日落
– 太空上美丽的，但是“寂静”的
– 光波可以在真空中传播，声波必须通过介质传 播
– 通过物体震动传播的波——声波
• 1885 年，瑞利根据对地震波的研究，从理 论上阐明了在各向同性固体表面上弹性波 的特性。
斜叉指SPUDT 声表面波滤波器
对于插入损耗要求小（8~10dB)，相对带宽 较大的滤波,采用这种设计方式。它是通过换 能器指条宽度的变化，实现换能器的单向性， 从而实现较低的插入损耗
R-SPUDT
这是充分利用数字技术对SPUDT的一种改进和发 展，通过对换能器进行各种方法的综合加权，实现 各种低插损，高性能的滤波器
Group delay
7-2. AF389A13Dc VS K9653D IDT of E K9653D
IDT of SHOULDER AF389A13Dc
Compare AF389A13Dc with E K9653D
CH1
CH2
IDT of E MIF389A6Dc The outline sketch of MIF389A6Dc’s input IDT’s
声表面波基础知识
• 声表面波基本原理 • 声表面波器件的种类 • 声表面波滤波器的种类 • 工艺对声表面波产品性能的影响
声表面波原理
• 什么是声表面波
– 声表面波是沿物体表面传播的一种弹性波 – 声表面波的英文缩写为SAW
• Surface Acoustic Wave • 表面的_声的_波
– 声表面波的传播速度比电磁波慢十万倍，能使 电子器件实现超小型化和多功能化。