声表面波滤波器在通信电路中应用
声表面波滤波器原理和应用
声表面波滤波器原理及应用1.声表面波滤波器（SAWF）的结构和工作原理声表面波滤波器（SAWF）是利用压电材料的压电效应和声特性来工作的。
具有压电效应的材料能起到换能器的作用，它可以将电能转换成机械能，反之亦然。
压电效应包括正压电效应和反压电效应。
所谓正压电效应是指压电材料受力变形产生电荷，因而产生电场的效应，即由机械能转换为电能，反压电效应是指压电材料在外加电场的作用下，产生机械形变的效应，也即由电能转换为机械能。
声表面波滤波器（SAWF）的结构如图2—12所示。
这种滤波器的基片是由压电材料（如铌酸锂或石英晶体）制成，在基片上蒸镀两组“叉指电极”，一般由金属薄膜用光刻工艺刻成。
左侧接信号源的一组称为发送换能器，右侧接负载的一组称为接收换能器，图中a、b分别为电极宽度和极间距离，W为相邻叉指对的重叠长度，称为“叉指孔径”。
当交变的电信号u s 加到发送换能器的两个电极上时，通过反压电效应，基片材料就会产生弹性形变，这个随信号变化的弹性波，即“声表面波”，它将沿着垂直于电极轴向（图中x方向）向两个方向传播，一个方向的声表面波被左侧的吸声材料吸收，另一方向的声表面波则传送到接收换能器，由正压电效应产生了电信号，再送到负载R L。
但叉指换能器的形状不同时，滤波器对不同频率信号的传送与衰减能力就会不一样。
图2—12 声表面波滤波器结构示意图为了简便起见，仅分析“均匀”型叉指换能器的频率特性。
所谓“均匀”型就是指图2—12中各叉指对的参数a、b、W 都相同，设换能器有n+1个电极，并把换能器分为n节或N个周期（N=n/2），各电极将激发出相同数量的声表面波，声表面波的波长由指装点基的宽度a和间隔b决定，声表面波的频率与传播速度有关，其自然谐振频率（或机械谐振频率）为v是声表面波的传播速度，约为3×103m/s，比光速小很多，比声速高9倍多。
在f0一定，速度v低时（a+b）就可以小，所以声表面波器件的尺寸可以做得很小，但f0很低，则（a+b）就增大，SAWF的尺寸就增大，因此它适合工作在高频或超高频段。
声表滤波器的阻抗匹配分析
声表滤波器的阻抗匹配分析黎静【摘要】为了提升声表滤波器在射频电路中的性能,除了优化声表滤波器自身的性能外,其与外部电路的阻抗匹配也是相当重要的.本文基于实现声表滤波器在射频电路中性能最大化利用的目的,总结与归纳了一些常用的声表滤波器在射频电路中的阻抗匹配方法,也提出了两种射频电路中不平衡转平衡的阻抗匹配方法,并对它们作了ADS仿真验证,仿真表明该方法确实能提升滤波器在电路中的性能,从而使整个电路的相关性能得以优化.%In order to improve the SAW filter performance in the RF circuit,in addition to optimizing the performance of the SAW filter itself,and its external circuit impedance matching is also very important.In this paper,based on the realization of the SAW filter in the RF circuit to maximize the use of the purpose of summing up and summed up some commonly used SAW filter in the RF circuit impedance matching method,also proposed two RF circuit unbalanced The simulation results show that this method can improve the performance of the filter in the circuit,so that the correlation performance of the whole circuit can be optimized.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)001【总页数】4页(P118-121)【关键词】声表滤波器;射频;阻抗匹配;不平衡转平衡;ADS【作者】黎静【作者单位】武汉邮电科学研究院湖北武汉430074;深圳市虹远通信有限责任公司广东深圳518055【正文语种】中文【中图分类】TN99随着移动通信的快速发展，声表滤波器的应用范围不断扩展，由于系统应用的深入，对声表滤波器的性能也提出了更高的要求。
s0兰姆波声表面波滤波器频率范围
s0兰姆波声表面波滤波器频率范围兰姆波声表面波滤波器（Lamb wave acoustic surface wave filters）是一种基于声表面波的滤波器，广泛应用于无线通信、雷达系统、声纳系统和混频器等领域。
它的频率范围主要由其设计参数和工作原理所决定。
兰姆波是一种横纵混合的声表面波，其在限制介质中传播，能够有效地沿着表面传播。
由于兰姆波的特殊传播特性，使得它在滤波器设计中具有很大的潜力。
兰姆波声表面波滤波器主要基于表面微悬挂线原理，通过在晶片表面上构建一系列的电极和输入/输出引线，通过精确的布局和连接实现声表面波的传播和滤波效果。
兰姆波声表面波滤波器的频率范围受到多个因素的影响。
首先，频率范围受到晶片尺寸和形状的限制。
较小的晶片尺寸通常对应较高的工作频率，而较大的晶片尺寸通常对应较低的工作频率。
其次，频率范围还与晶片材料的声速和密度有关。
高声速和低密度的材料有助于实现较高的工作频率范围。
此外，晶片的厚度和表面处理也会对频率范围产生影响。
厚度较小的晶片通常能够实现更高的工作频率。
对晶片表面进行适当的处理可以改变声表面波的传播速度，进而改变滤波器的工作频率范围。
另外，兰姆波声表面波滤波器的频率范围还受到电极设计和布局的影响。
电极的宽度、间距和形状都会对滤波器的传输特性产生重要影响。
通过调整电极参数，可以改变声表面波滤波器的频率响应，从而实现特定的频率范围。
在实际应用中，兰姆波声表面波滤波器的工作频率范围通常在几百兆赫兹（MHz）到几千兆赫兹（GHz）之间。
然而，随着技术的不断发展，对于更高频率的需求也在不断增加。
一些研究已经证明，在太赫兹（THz）频段，兰姆波声表面波滤波器依然具有潜力和应用前景。
总之，兰姆波声表面波滤波器的频率范围主要受到晶片尺寸、晶片材料、晶片厚度、表面处理和电极设计等因素的影响。
通过优化这些参数，可以实现不同频率范围的滤波器。
随着技术的不断进步，兰姆波声表面波滤波器在更高频率范围的应用也具有很大潜力。
声表面波原理
声表面波原理声表面波（Surface Acoustic Wave, SAW）是一种在固体表面传播的机械波，具有许多独特的特性和应用。
声表面波可以在固体表面上沿着微细晶体结构传播，其传播速度和频率范围可通过晶体材料的选择和加工工艺进行调控。
声表面波技术已经在无线通信、传感器、滤波器、延迟线、微波器件等领域得到广泛应用。
声表面波的原理主要基于固体材料的弹性性质和表面结构的特殊性。
当外部施加声激励信号时，固体表面上的晶格结构会发生微小的变形，这种变形会形成一种沿着表面传播的机械波，即声表面波。
声表面波的传播速度取决于材料的弹性模量和密度，而频率范围则取决于晶格结构和加工工艺。
声表面波的特性使其在无线通信领域得到了广泛的应用。
利用声表面波器件可以实现无源无线传感器网络中的无源传感器节点与中心控制器之间的无线通信，同时也可以实现射频信号的滤波和延迟线功能。
声表面波滤波器具有高品质因数和良好的频率选择性，可以用于无线通信系统中的信号调制和解调，以及频谱分析等应用。
另外，声表面波传感器也是声表面波技术的重要应用之一。
声表面波传感器利用声表面波在固体表面上的传播特性，可以实现对压力、温度、湿度、气体浓度等物理量的高灵敏度、高精度检测。
声表面波传感器具有体积小、功耗低、响应速度快等优点，已经在环境监测、医疗诊断、工业控制等领域得到了广泛应用。
此外，声表面波技术还可以用于微波器件中的延迟线和滤波器。
声表面波延迟线可以实现微波信号的相移和延迟，用于无线通信系统中的信号处理和频率合成。
声表面波滤波器则可以实现对微波信号的频率选择性和抑制非期望频率成分，用于无线通信系统中的信号调制和解调。
总的来说，声表面波技术具有许多独特的特性和应用，已经成为无线通信、传感器、滤波器、延迟线、微波器件等领域中的重要技术手段。
随着固体材料和加工工艺的不断进步，声表面波技术将会在更多领域得到广泛应用，并为人类社会的发展带来更多的便利和可能。
声表面滤波器的作用和应用
声表面滤波器的作用和应用声表面滤波器它是一种滤波频率杂质的压电元件,利用压电材料的压电特性,利用输入与输出换能器（Transducer）将电波的输入信号转换成机械能,经过处理后,再把机械能转换成电的信号,以达到过滤不必要的信号及杂讯,提升收讯品质的目标. 声表面滤波器产品广泛应用于电视系列,卫星通讯,移动系统,无线传呼,计算机及报警系统等领域,其中定时器,遥控器,音响较为常用.声表滤波器是以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,经表面抛光后在其上蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极,分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器.当输入叉指换能器接上交流电压信号时,压电晶体基片的表面就产生振动,并激发出与外加信号同频率的声波,此声波主要没着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播,故称为声表面波,其中一个方向的声波被除数吸声材料吸收,别一方向的声波则传送到输出叉指换能器,被转换为电信号输出. SAW滤波器的选频作用常规4大分类：●⑴低通滤波器从0～f2频率之间,幅频特性平直,它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过,而高于f2的频率成分受到极大地衰减.●⑵高通滤波器与低通滤波相反,从频率f1～∞,其幅频特性平直.它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过,而低于f1的频率成分将受到极大地衰减.●⑶带通滤波器它的通频带在f1～f2之间.它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过,而其它成分受到衰减.⑷带阻滤波器与带通滤波相反,阻带在频率f1～f2之间.它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减,其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过.在声表面波滤波器中,信号经过电-声-电的两次转换,由于基片的压电效应,则叉指换能器具有选频特性.显然,两个叉指换能器的共同作用,使声表面波滤波器的选频特性较为理想.声表滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz～3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻,其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右,且能实现多种复杂的功能.SAW滤波器的特点：适应了现代通信系统设备及便携式电话轻薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠等方面的要求.其不足之处是所需基片材料的价格昂贵,对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高.受基片结晶工艺苛刻和制造精度要求严的影响,日本富士通、三洋电器、丰田等少数几家掌握压电基片生产技术的制造商垄断了世界SAW滤波器市场.富士通公司控制了移动电话用小型射频SAW滤波器全球市场40％左右的份额,目前其年产量在1.5亿只以上,最小的产品尺寸已达到2.5mm×2mm,重22mg,集倒装式组件和专利谐振器型滤波器设计于一体,使滤波器性能突破性飞跃.三洋电器公司是世界最大的视听家电用SAW滤波器制造商之一.帝国科技为保持其价格上的优势,公司在我国深圳设有组装厂,年产5000万只.丰田公司主要生产移动通信用SAW滤波器,可提供30多种标准型产品,均适用于表面安装.。
声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺的制作流程
本技术涉及电学及纳米加工技术领域，一种声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，包括如下步骤：步骤1、清洗工艺：压电材料的表面清洗：步骤2、涂胶工艺：字压电材料表面涂抹粘度为49CPS的第一层正性光刻胶；步骤3、泛曝光处理：紫外光泛曝光对整枚晶片进行全部无掩膜版无差别充分曝光，照射涂好正性光刻胶的压电材料，光刻胶曝光完全，光刻胶发生反应；步骤4、二次涂胶工艺：在第一层正性光刻胶表面涂抹粘度为14CPS的第二层正性光刻胶；步骤5、光刻工艺：紫外线透过光刻版透光区照射压电材料，第二层正性光刻胶接触到紫外线的区域发生反应；步骤6、显影工艺；步骤7、镀膜工艺：选择合适的镀膜设备蒸发镀膜；步骤8、剥离工艺。
权利要求书1.一种声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、清洗工艺：压电材料的表面清洗：步骤2、涂胶工艺：字压电材料表面涂抹粘度为49CPS的第一层正性光刻胶；步骤3、泛曝光处理：紫外光泛曝光对整枚晶片进行全部无掩膜版无差别充分曝光，照射涂好正性光刻胶的压电材料，光刻胶曝光完全，光刻胶发生反应；步骤4、二次涂胶工艺：在第一层正性光刻胶表面涂抹粘度为14CPS的第二层正性光刻胶；步骤5、光刻工艺：紫外线透过光刻版透光区照射压电材料，第二层正性光刻胶接触到紫外线的区域发生反应；步骤6、显影工艺：第二层正性光刻胶接触紫外线区域显影掉，未接触区域不反应，下方第一层正性光刻胶因已全部泛曝光，显影后开口大小明显大于上方第二层正性光刻胶，且下方存在侧向显影，形成类似传统双层胶的类“倒梯形”的结构形式；步骤7、镀膜工艺：选择合适的镀膜设备蒸发镀膜；步骤8、剥离工艺：将镀膜后的半成品浸泡酒精，20-30分钟即可剥离出平滑的金属指条。
2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：在步骤2中，以转速5000转/分旋涂第一层正性光刻胶。
3.根据权利要求1所述的声表面波滤波器应用泛曝光的双层胶剥离工艺，其特征在于：在步骤4中，以转速3000转/分旋涂第二层正性光刻胶。
SAWF(声表面滤波器),特点及用途
什么是SAWF(声表面滤波器),特点及用途什么是SAWF(声表面波滤波器)声表面波滤波器是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体具有压电效应的性质做成的。
所谓压电效应，即是当晶体受到机械作用时，将产生与压力成正比的电场的现象。
具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转为声信号。
由于这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。
声表面波滤波器的英文缩写为SAWF，声表面波滤波器具有体积小，重量轻、性能可靠、不需要复杂调整。
在有线电视系统中实现邻频传输的关键器件。
声表面波滤波器的特点是：（1）频率响应平坦，不平坦度仅为±0.3-±0.5dB，群时延±30-±50ns。
（2）SAWF矩形系数好，带外抑制可达40dB以上。
（3）插入损耗虽高达25-30dB，但可以用放大器补偿电平损失。
声表面波滤波器包括声表面波电视图像中频滤波器、电视伴音滤波器、电视频道残留边带滤波器。
声表面波滤波器的典型技术指标如下表所示。
声表面滤波器封装的分类插件型和贴片型(具体的图片如下图声表面波滤波器的应用及发展1 前言声表面波—SAW（SurfaceAcousticWave）就是在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。
SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器（IDT）。
它采用半导体集成电路的平面工艺，在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜，把设计好的两个IDT的掩膜图案，利用光刻方法沉积在基片表面，分别作为输入换能器和输出换能器。
其工作原理是输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。
2 SAW滤波器的特点SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz～3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻，其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右，且能实现多种复杂的功能。
基于ADS的声表滤波器匹配电路设计分析
基于ADS的声表滤波器匹配电路设计分析摘要：为进一步提高声表滤波器装置在射频电路实际使用中的性能，不仅要对声表滤波器装置本身进行性能优化处理，同时，其他部分的外部电路同样十分重要，需要保证阻抗匹配可以达到标准水平。
本文以上述内容为核心，针对声表滤波器装置实际使用性能的发挥展开研究，分析在射频电路中的具体应用情况，总结相关经验并归纳出部分常用声表滤波器装置在常规射频电路中的常见阻抗匹配方式，同时也给出两种新的在射频电路中不平衡转平衡状态下的阻抗匹配设定建议，并对二者进行ADS仿真测试，经仿真测试分析后，可证明这两种方法可以有效提升滤波器装置在电路中的使用性能，进而为整个电路提供良好的性能优化保障作用。
关键词：射频电路；声表滤波器；阻抗匹配；ADS前言：新时期背景下，现有移动通信技术领域的发展速度不断加快，声表滤波器装置的应用范围也在不断扩展，在系统应用程度不断加深的情况下，声表滤波器装置的实际使用性能也在面临着更高级别的要求。
但是，关于射频电路实际运行中的应用，还需要对使用性能做出充分考量，为此，设计者一般会将声表滤波器装置设计成多种不同的形式，所以，可将声表滤波器装置视为一个单独的网络，与其相对应的则是输入与输出两个不同端口，在将其应用到实际电路中以后，声表滤波器装置便需要与外部其他电路进行直接连接和阻抗匹配，通过这种方式保证电路使用性能可以达到期望水平。
1 声表滤波器概述目前，声表面波（SAW）滤波器装置在2G接收机设备的前端或者双工器设备和接收滤波器设备中的应用十分常见。
其中，SAW滤波器装置自身具有低插入损耗优势和突出的抑制性能，在实际使用过程中不仅能够达到带宽标准，同时其自身体积与传统类型的腔体结构或者陶瓷滤波器装置对比更小，具有突出优势。
因此，SAW滤波器可以被布设在晶圆上，在这样的条件下，能够有效降低成本，并执行批量生产[1]。
此外，SAW技术还能够支持各种不同频段的专业滤波器或者双工器进行整合处理，布设在单一芯片内，这样的布设优势仅需少量或者根本不需其他的额外工艺即可实现设计目标，在保证使用效果的前提下，具有量多使用优势。
无线通信-声表面波谐振器在高频无线电遥控电路中的应用
T he op era tiona l p rincip le and design of su rface acou stic w ave resona to r o scilla to r a re in troduced in th is p ap er. A low no ise, h igh stab le o scilla to r circu it is given. T h is p ap er a lso described the m a in facto rs tha t af2 fect the frequency stab ility of the SAW o scilla to rs, and investiga ted the w ays of im p roving them. T he 120M H z doub le2po rt SAW m a ss2loading strip es resona to r m ade in ou r labo ra to ry, fo r w h ich the un loading qua lity facto r Q u> 20, 000, and the in sertion lo ss < 610dB , ha s been u sed a s a frequency con tro lled elem en t to con struct an o scilla to r. T he o scilla to r sho rt term stab ility m ea su red in 1 second is 1×10- 10, a t room tem 2 p era tu re, the average frequency fluctua tion is 1×10- 6 d.
声表滤波器在应用电路中的匹配研究
声表滤波器在应用电路中的匹配研究摘要：社会迅猛发展的今天，社会各界逐渐对接收机的灵敏度与选择性提出了更高的要求，这一背景下，接收机设计与制造时，加强了对声表滤波器的应用，以开发出性能更加良好的接收机。
基于此，本文通过对声表滤波器基本概念、结构原理及特点的简单介绍，进而分别以50欧姆系统、TPMS实例电路板为例，分别对其在电路中的匹配进行了研究，以此为声表滤波器更好的应用提供支持。
关键词：声表滤波器；应用电路；欧姆龙；TPMS引言：现代科技领域存在多种类型的滤波器元件，每种类型滤波器具有不同特点，应用场所略有差异，其中，声表滤波器是较为常见的一种，被广泛运用到射频接收机的前端，以此提升接收机的灵敏度与选择性。
近年来，随着科学技术的不断发展，声表滤波器技术也更加成熟与完善，体积更小，功能更多，性能更加良好，使其应用范围进一步扩大，对现代通信领域发展具有重要意义。
1声表滤波器概述1.1基本概述声表面波（SAW）滤波器广泛应用到2G接收机前端与双工器当中。
SW滤波器制造时，选择相应的半导体材料，通过集成处理后，将相关电路载入到半导体电路板上，之后，通过蒸镀处理的方式，将铝膜镀到电路板的表面，以形成一层保护膜，然后在铝膜的上方，通过光刻的方式，印上相应的IDT图案，以此得到两个指换能器（IDT），其中，一个当做输入端，另一个当做输出端。
该元件的运行原理为：电信号于输入端进入到元件内，并通过转换后，变成相应的声信号，之后顺着晶体的表面，将声信号传输到输出端，通过反向转换后，使其转换成原来的电信号，从而实现信号的滤波处理[1]。
1.2结构与原理SAW为弹性波，是在压电极片材料表面产生并传播，同时，随着信号传播深入的不断提高，信号振幅将不断减弱。
根据这一原来开发出来的滤波器，主要就是以存在压电特性的材料为基础，通过抛光、光刻等处理后，得到两种不同功能的IDT，以此用于信号的传输与转换。
在发射器端，接收到RF信号后，将其转换成对应的声表面波，之后，在元件内部的基片上，通过一定的延迟后，传输到输出端，并对RF信号予以转化，使其变成对应的电信号。
声表面波滤波器的制造方法及声表面波滤波器与流程
声表面波滤波器的制造方法及声表面波滤波器与流程声表面波滤波器是一种利用声表面波（SAW）振荡器制作的滤波器，可用于无线电通信、无线电广播接收等电路中。
它具有体积小、重量轻、性能优异等优点，因此在现代电子技术中得到了广泛的应用。
下文将介绍声表面波滤波器的制造方法及其流程。
1. 制造方法声表面波滤波器的制造方法主要分为四个步骤：制作基底板、制作传输线、形成电极和加工声表面波滤波器晶片。
（1）制作基底板基底板是声表面波滤波器的基础，一般使用硅、玻璃、陶瓷等材料制作。
制作基底板的步骤如下：①选用合适的基板材料，并根据实际需要进行切割、打孔等工艺处理。
②在基底板上进行铝或金的蒸镀，制造导电层，用于后续步骤的加工。
③将铝或金层进行光刻和蚀刻处理，形成传输线和电极。
（2）制作传输线传输线是声表面波滤波器的核心部件，需要高度精确的制作。
制作传输线的步骤如下：①在传输线的位置刻上光刻胶。
②将光刻膜置于图形输入设备中进行图形样本制作，样本的形状与谐振器的特性有关。
③通过光刻、显影等工艺步骤，将样本印制到光刻膜上。
④以光刻胶做模板，在铝或金层上制造传输线。
（3）形成电极电极是声表面波滤波器的重要组成部分，需要进行蚀刻等工艺处理。
制作电极的步骤如下：①在基板上的铝或金层上制作电极及连接线。
②在电极及连接线区域处覆盖一层光刻胶，并进行光刻样本的制作。
③经过显影处理，表面电极和连接线被暴露，准备进行蚀刻。
④将基板置于蚀刻设备中，使用硝酸或相应的蚀刻液进行蚀刻。
（4）加工声表面波滤波器晶片将制作好的基板切割成合适的尺寸，然后在各个晶片上加工声表面波滤波器。
具体加工过程如下：①在晶片上制作谐振器及衰减器，需要使用精确的切割工具，以保证谐振器的特性。
②在晶片上制造压电传感器及反射器，使用电极胶将晶片固定在陶瓷板上。
③在晶片上涂覆一层磨合液，使其在磨砂片上磨合。
④进行电极和连接线的焊接，进行测试和调试。
2. 声表面波滤波器的流程声表面波滤波器的制作流程如下：①制作基底板。
声表面波的应用
声表面波传感器的应用一．声表面波简介声表面波（SAW）技术是声学和电子学相结合而形成的一门新兴边缘学科。
在该技术的基础上,现已经成功地研制出声表面波带通滤波器、振荡器、表面波卷积器和传感器等声表面波器件。
由于声表面波器件具有体积小、可靠性高、一致性好以及设计灵活等优点,所以在雷达、通信等领域的研究得到了广泛的应用。
把声表面波技术应用于传感器技术领域在近十年来得到了很大的发展。
目前, 采用技术来研制力、加速度、温度、湿度、气体及电压等一系列新型传感器的工作逐渐成为传感器研究的一个热点。
二．声表面波传感器工作原理SAW传感器构成的识别系统由一个SAW传感器标签、一个带主动式天线的阅读器和一个信号后处理单元组成。
SAW 标签由传感器天线、压电模式、指换能器和经传感器体外编码的反射区组成。
传感器天线接收由远处阅读器发送来的访问电磁脉冲信号,通过叉指换能器转化为声表面波,遇到反射条后形成回波,回波通过叉指换能器重新转化为电磁波并再次通过天线发射出去。
这些回波信号形成了由晶体表面的反射条的数目和位置决定的脉冲序列,它类似于条形码图案,每个脉冲的时间延迟取决于SAW 传播速度。
信号后处理单元对脉冲延迟变进行估计,实时解调出识别码。
天线接收到询问信号后,由IDT将电信号转换为声波信号,声波信号撞击反射区。
反射区位置不同,个数不同,会产生不同的振幅和不同的相位变化。
三．声表面波传感器的应用（1） LiNb03的声表面波应用声表面波器件(SAW)的基本原理是在压电基体上通过光刻的方法制出由相互交叉的电极(一般为铝电极)组成的叉指电极(叉指换能器)，利用基片的压电效应激发起沿着表面层传播的高频超声波，从而实现滤波、延时、脉冲压缩与扩展、卷积等多种电子学功能。
叉指换能器的基本构造如图，换能器的中心频率f0由声表面波的相速vs和电极的周期λ0确定:fo=vs/λ0，即声表面波器件的中心频率和声波的传播速率成正比，与电极的周期成反比，所以提高器件的中心频率主要在于如何提高声表面波的传播速率和缩短电极周期，又因为光刻技术的限制不可能无限制地缩短电极周期，因此当前制作高频声表面波器件的关键在于选择合适的基体材料和不断提高改进基体的晶体质量和提高压电性能，同时降低传输损耗。
通讯用高基频带通声表面波滤波器的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｈ ｇ ｎ ａ ｅ ｔ ｌＦｒ ｑｕ ｎｃ ＡＷ Ｆ ｏ ｍ ｍ ｕ ｃ ｔｏ ｓ ｇ ｎ ｔ ｅ Ｈｉ ｈ Ｆｕ ｄ ｍ ｎ ａ ｅ ｅ ｙ Ｓ ｆ ｒ Ｃｏ ｎｉ ａ ｉ ｎ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ａ ｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ｕ ｒ ｎ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ＡＷ Ｆ Ｔｈ ａ ｉ ｅ ｉｎ ｐ ｉ ｃｐ ｅ ｎ ｅ ｏ ｎ ｓ ｆ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｐ ｐ ｒ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｃ ｒ ｅ ｔ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆ Ｓ ． ｅ ｂ ｓｃ ｄ ｓｇ ｒｎ ｉ ｌｓ ａ ｄ ｋ ｙ ｐ ｉ ｔ ｏ
１２ 谐 振器 型声 表面 波滤 波器 工作 原理 ．
图 ２为单 端 谐 振 器 的等 效 电路［ 。 图 中 Ｃ １ ］ ｏ是
振 器 的阻抗 元件滤 波器 。我 们利 用这种 滤波 器来 满
足 移动 电话对 滤波 器 的要求 。
Ｉ Ｔ 的静 电容 ， Ｌ Ｄ Ｃ 、 和 Ｒ 分别 为 动态 电容 、 电感 和 电阻 ， 这种谐 振 器 可作 为 单 个 滤 波 器使 用 或 作 为
到 了 一 种 较 好 的 设 计 方 案 ， 给 出 了 主要 参数 的 推 导 过 程 。通 过 对 滤 波 器 滤 波 特 性 影 响 因 素 的分 析 ， 进 了谐 振 并 改
电路 结 构 和 参 数 ， 并成 功设 计 了 中心 频 率 为 ９ ２ ５Ｍ Ｈｚ带 宽 为 ２ Ｈｚ 声 表 面 波 滤 波 器 。 ０ ． ， ５Ｍ 的
Ｓ ＡＷ Ｆ ｂ ｎ ｐ ｓ ｉ ｅ ｓｕ ｉｇ ｏ ．ｐ ｒ Ｓ ａ ｄ ａ ｓｆｌ ｒ ｓｎ ｎ ｏ ｔ ＡＷ ｅｏ ａ ｅｓｗｅｅｄｓｕ ｓｄａ ｄｆｇ ｏ ｅ ｉｎ ｐ ｏｅ ｔｗａ ｏ ．Ｍａ ｙｋ ｙ ｔ ｒｓ ｎ ｔｒ ｒ ｉ ｓｅ ｎ ｏ ｄｄ ｓｇ ｒｊｃ ｓｇ ｔ ｃ ｌ ｎ ｅ
一种基于声表面波滤波器的868MHz频率调制电路设计
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第 １ ７卷
第 ４期
长
春
大
学
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报
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ ４ １１ ．
２０ ０７年 ８月
Ｊ ０ＵＲ ＮＡ ＨＡＮＧＣ Ｌ ＯＦ Ｃ ＨＵＮ ＵＮⅣ ＥＲ ｒＹ ＳＩ
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文 章 编 号 ：０９— ９ ７ ２０ ） ４— ０ ３— １０ ３０ （０ ７ ０ ０ ３ ０ ４
路 工作 原理加 以分 析 。
１ Ｕ－ Ｉ Ｉ Ｆ频段频 率调制 电路 的特点
频 率调 制分为 直接 调频 和间接 调频 两 大类 ， 间接 调 频 通 常 利用 调 相 的 方 式 来 实现 ， 中心 频 率 的稳 其 定 性较 好但频 偏较 小 ， 要通 过倍频 来 增大频 偏 ， 需 然后 通 过差 频 来调 节 中心 频 率 ， 电路 复 杂 。直接 调 频 一 其
学及研究 。
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第１ ７卷
最 高频率 只有 １０ ｚ ５ ＭＨ 。 通常采用 Ｌ Ｃ集 中选择性滤波器 、 陶瓷滤波器或 声表面 波滤波 器来
图１ 晶体振荡器直接调频电路
抑 带 频 残留这 滤 方 都 放 频 调 之 进 的如 制 号ｒ 制 外 率 ，种 波 式 是 在 率 制 后 行 ， 调信
一
种基于声表面波滤波器 的 ８８ ６ＭＨｚ 频率调制 电路设计
雷学 堂，谢
（ 冈师范学院 黄
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黄州 ４ ８ ０ ） ３ ００
物理科学与技术系 ，湖北
saw filter工作原理
saw filter工作原理Saw filter工作原理一、引言Saw filter（表面声波滤波器）是一种用于信号处理的电子元件，广泛应用于无线通信、雷达、无线电电视等领域。
本文将详细介绍Saw filter的工作原理。
二、Saw filter的结构Saw filter由压电晶体片、传感器和衬底组成。
其中，压电晶体片是其核心部件，具有压电效应，能够将电信号转换为机械振动信号或将机械振动信号转换为电信号。
三、Saw filter的工作过程1. 输入信号的接收Saw filter首先接收到输入信号，输入信号可以是一个频率范围内的连续信号。
2. 信号的传感压电晶体片接收到输入信号后，会产生机械振动。
这是因为压电晶体片受到电场的作用，会发生压电效应。
压电效应使得晶体片的厚度发生微小变化，从而产生机械振动。
3. 传感器的作用传感器位于压电晶体片的周围，可以检测晶体片的机械振动信号。
传感器将机械振动信号转换为电信号，并将其传递给后续的电路。
4. 信号的滤波经过传感器转换后的电信号会经过一系列的滤波电路。
这些滤波电路会根据需要对电信号进行低通滤波、带通滤波或高通滤波等处理，以去除或增强特定频率范围内的信号。
5. 输出信号的产生经过滤波电路处理后，最终得到的信号就是Saw filter的输出信号。
输出信号经过放大和调整后，可以用于驱动后续电路或作为其他系统的输入信号。
四、Saw filter的特点和优势1. 窄带滤波特性Saw filter具有非常窄的带宽，可以选择性地通过或抑制特定频率范围内的信号。
这使得Saw filter在无线通信系统中能够有效地滤除干扰信号，提高系统的抗干扰能力。
2. 高精度和稳定性Saw filter采用了压电晶体片作为核心元件，具有高精度和稳定性。
其频率特性在工作温度范围内能够保持较好的稳定性，不会因环境温度的变化而发生明显的偏移。
3. 体积小、功耗低相比其他滤波器，Saw filter的体积更小，功耗更低。
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声表面波滤波器在通信电路中的应用摘要随着半导体工艺的迅速发展，光刻精度进一步提高，使得声表面波滤波器超小型化成为现实，而通信技术的快速发展，对声表面波滤波器提出的性能要求也越来越高。
声表面滤波器简称SAWF或SAW，是利用压电陶瓷、铌酸锂、石英等压电晶体振荡器材料的压电效应和声表面波传播的物理特性制成的一种换能式无源带通滤波器，它用于电视机和录像机的中频输入电路中作选频元件，取代了中频放大器的输入吸收回路和多级调谐回路。
它是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜，然后经光刻，在两端各形成一对叉指形电极组成。
当在发射换能器上加上信号电压后，就在输入叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动（即超声波）以超声波的形式向左右两边传播，向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。
在接收端，由接收换能器将机械振动再转化为电信号，并由叉指形电极输出。
声表面波器件因其体积小、抗辐射能力强、高速、低功耗和高可靠性等优点，在通信、雷达和电子对抗中得到了广泛的应用，尤其是它独有的高频特性，越来越受到重视。
在追求高效率、低插入损耗、高温度稳定的同时，中心频率和通带宽度的可调节性也成为研究热点之一。
关键词：声表面波，滤波器，无线通信目录1绪论 (1)2 SAW滤波器基本理论 (1)2.1SAW滤波器的简介 (1)2.2SAW滤波器的结构及原理 (1)2.3SAW波滤波器的特点 (3)2.4SAW滤波器的应用 (3)3 无线通信中用SAW滤波器 (4)3.1等效电路分析 (5)3.2滤波器的设计 (6)总结 (8)致谢 (9)参考文献 (10)1绪论随着无线移动通信技术的发展，人们对移动电话的需求直线上升。
为规范移动通信市场，国际上建立了几种公用通信系统标准，如美国移动通信系统(AMPS)、扩展总路线通信系统(ETACS)、全球移动系统(GSM)等。
以上各通信系统所使用的频率范围均不相同，但为扩大通信容量，与传统的通信系统相比，它们的射频频率都较高，使用带宽较宽，且发射端和接收端的间隔较窄。
因此，各系统对关键器件即滤波器的滤波频率性能都有严格的要求。
声表面波(Surface Acoustic Wave，SAW)滤波器是一种新型的信号处理器件，可以实现任意精度的频率特性，这是其他射频滤波器难以实现的，故SAW滤波器在电子信息领域，特别在通信中得到了越来越广泛的应用。
随着SAW滤波器朝着小型片式化、高频宽带化、低插损、高可靠性和表面贴装等方向的发展，更将使SAW滤波器技术在各种信号处理、通信等领域越来越具有吸引力。
2 SAW滤波器基本理论2.1 SAW滤波器的简介声表面波SAW（SuRFace Acoustic Wave）就是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。
SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——*指换能器（IDT）。
它采用半导体集成电路的平面工艺，在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜，再把设计好的两个IDT的掩膜图案，利用光刻方法沉积在基片表面，分别用作输入换能器和输出换能器。
其工作原理是：输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。
2.2 SAW滤波器的结构及原理SAW是在压电基片材料表面产生并传播，且振幅随着深入基片材料的深度增加而迅速减少的一种弹性波。
SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器－叉指换能器(Interdigital Transducer,IDT)，分别用作发射换能器和接收换能器，如图1所示。
图1 SAW滤波器机构图发射换能器将RF信号转换为声表面波，在基片表面上传播，经过一定的延迟后，接收换能器将声信号转换为电信号输出。
滤波过程是在电到声和声到电的转换中实现，所以可以将SAW滤波器等效为一个两端口的无源网络，如图2所示。
图中H1(ω)是发射(或输入)叉指换能器IDT1的频率响应, H2(ω)是接收(或输出)叉指换能器IDT2的频率响应, H3 (ω)是SAW在两叉指换能器间的传输特性。
设声表面波的波速是Vs，由于Vs是非色散性的，显然H3(ω)可等效为一个具有一定延时t0的全通时延网络。
若输入和输出叉指换能器中心间的距离为L，则有t0=L/Vs (1)H3(C) =A3 exp(-jωL0/V S)式中A3为常数，一般记为1。
于是，SAW滤波器总的传输函数（或频率响应）是H(ω)=H1(ω)H3(ω)H2(ω)应用傅里叶变换特性，在分析中考虑|H3(ω) |≈1，因此，可以不计入)(3ωH。
声表面波滤波器的频率响应为H (ω) = H1(ω)H2(ω)，相应的脉冲响应h(t)为h (t)=h1(t)∗h2 (t)。
H1(ω)H3(ω)H2(ω)H(ω)图2 SAW滤波器的等效图2.3 SAW波滤波器的特点SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz～3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻，其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右，且能实现多种复杂的功能。
SAW滤波器的特征和优点，适应了现代通信系统设备及便携式电话轻薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠等方面的要求。
其不足之处是所需基片材料的价格昂贵，对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高。
受基片结晶工艺苛刻和制造精度要求严的影响，日本富士通、三洋电器、丰田等少数几家掌握压电基片生产技术的制造商垄断了世界SAW滤波器市场。
富士通公司控制了移动电话用小型射频SAW滤波器全球市场40％左右的份额，目前其年产量在1.5亿只以上，最小的产品尺寸已达到2.5mm×2mm，重22mg，集倒装式组件和专利谐振器型滤波器设计于一体，使滤波器性能突破性飞跃。
三洋电器公司是世界最大的视听家电用SAW滤波器制造商之一，为保持其价格上的优势，该公司在我国深圳设有组装厂，年产5000万只。
丰田公司主要生产移动通信用SAW 滤波器，可提供30多种标准型产品，均适用于表面安装。
2.4 SAW滤波器的应用SAW滤波器在抑制电子信息设备高次谐波、镜像信息、发射漏泄信号以及各类寄生杂波干扰等方面起到良好的作用，可以实现任意所需精度的幅频和相频特性的滤波，这是其它滤波器难以完成的。
近年来国外已将SAW滤波器片式化，重量只有0.2g；另外，由于采用了新的晶体材料和最新的精细加工技术，使SAW器件上使用上限频率提高到2.5GHz～3GHz。
从而促使SAW滤波器在抗EMI领域获得更广泛的应用。
SAW滤波器以极陡的过渡带使CATV的邻频传输得以实现，与隔频传输相比，频谱利用率提高了1倍。
电视接收机如果不采用SAW滤波器，不可能稳定可靠地工作。
事实上，早期SAW滤波器的主要应用领域就是以电视机为代表的视听家电产品，20世纪80年代末，由于电子信息特别是通信产业的高速发展，为SAW滤波器提供了一个广阔的市场空间，致使其产量和需求呈直线上升趋势。
目前世界SAW滤波器的年产量在6亿只以上，其中移动通信等用小型化RFSAW 滤波器就达4.3亿只。
移动通信系统的发射端（TX）和接收端（RS）必须经过滤波器滤波后才能发挥作用，由于其工作频段一般在800MHz～2GHz、带宽为17MHz～30MHz，故要求滤波器具有低插损、高阻带抑制和高镜像衰减、承受大功率、低成本、小型化等特点。
由于工作频段、体积和性能价格比等方面的优势，SAW滤波器在移动通信系统的应用中独占鳌头，这是压电陶瓷滤波器和单片晶体滤波器望尘莫及的。
在无线寻呼系统中，BP机接收到的RF信号需先经滤波再进行放大。
滤波器的电气特性直接影响到接收信号的灵敏度和精确度，早期生产的BP机一般采用LC滤波器，但由于LC滤波器的调试复杂，选择性和稳定性又较差，因此现在逐渐被SAW滤波器所取代。
随着Internet的迅猛发展，全球上网用户愈来愈多，但目前通过电话上网的最大缺点是带宽太窄（几十千赫），下载速度极慢，而CATV网络频率资源丰富，不少商家因此均在开发基于CATV网的宽带多媒体数据广播系统（如VOD 等），通过CATV上网可使信息传输速度提高几十倍以上，在这些系统中都要用到高性能的SAW滤波器来解决邻频抑制问题。
可见，SAW滤波器的市场前景十分可观。
3 无线通信中用SAW滤波器在移动通信系统中，无论是数字式还是模拟式，其发射和接收信号的功能模块电路结构基本相同，如图3所示。
在Tx端，在载波上对信号进行调制, 通过放大电路将功率放大，然后经过SAW滤波器滤波后由天线将信号发出，本通道要求滤波器损耗低，可承受大功率；在Rx端通道，天线接收到的微弱信号经SAW 滤波器过滤后，进行放大解调，最终获得所要的信息，要求滤波器损耗低，阻带抑制高。
图3 GSM系统的发射和接收模块传统的介质滤波器一般具有损耗低、大带宽以及较高的功率承受能力等特点。
但其致命的弱点是体积太大，难以适应移动电话向微型化方向发展的趋势。
而SAW滤波器具有体积小，适合于微型封、一致性好、无须调整的优点。
本文以无线通信系统中移动电话用SAW滤波器(其技术要求为：Tx端中心频率f 0为902.5 MHz，带宽为25 MHz；Rx端f 0为947.5 MHz，带宽为25 MHz)为例，介绍梯型结构SAW滤波器的等效电路分析，并给出设计结果。
3.1 等效电路分析采用电网络分析与综合理论，将梯型结构的SAW滤波器由单端对SAW谐振器来代替网络中的各个单元。
此结构具有电感电容(LC)滤波器低损耗的优点，而且可承受大功率，体积较小。
这种结构一般用来设计射频滤波器，工作频率范围为300～2400 MHz，相对带宽为2％～6％, 插入损耗小于5 dB, SAW谐振器及其等效电路如图4所示。
图4 SAW谐振器及等效电路图图4中C0为静电容，C1、L1分别为动态电容、动态电感，等效电路忽略了动态电阻。
梯型SAW滤波器基本结构如图5所示。
图5 梯形滤波器结构设计单端对谐振器时，使并臂谐振器的反谐振频率与串臂谐振器的谐振频率相同。
其中frp、fap、frs、fas分别为并臂、串臂谐振器的谐振频率和反谐振频率。
根据梯型滤波器传输函数截止条件可知，串臂谐振器阻抗Zs和并臂谐振器阻抗ZP性质相同时，形成阻带；Zs、ZP性质相反，且Zs/ZP>－1时，形成通带；Zs/ZP<－1时，形成过渡带；Zs/ZP=－1时的频率点为截止频率。
3.2 滤波器的设计设计梯型结构滤波器，主要是对单端谐振器的设计，并协调好串臂和并臂谐振器的相互关系。
谐振器的阻抗可用其谐振频率和反谐振频率来表示，即Z S=(ω2-ωrs2)/[jωC os(ω2-ωas2)] Z P=(ω2-ωrp2)/[jωC op(ω2-ωap2)]式中ω rs=2πfrs, ω rp=2πfrp分别为串臂、并臂谐振角频率；ω ra=2π fra , ω ap=2π fap分别为串臂、并臂反谐振角频率；为使梯型滤波器的匹配阻抗为线性阻抗Rp，串、并臂阻抗应满足Z s Z p=R02谐振器的频率关系为fap≈frs，f0=frp=fas－f0。