WCDMA用表面声波

WCDMA用表面声波—体声波双工器

2007 七月两种技术的强强组合

爱普科斯已成功将表面声波和体声波技术优势集成至WCDMA波段用双工器，因此伴随着电子参数的改进达到了极大程度的缩小。

实施表面声波－体声波技术集成的首例便是CDMA手机用天线双工器。它作为无源分频网络，将来自功率放大器的射频信号沿发射（TX）路径传至传输方向的天线。同时，该技术将天线接收的输入信号传送至接收（RX）路径中的低噪音放大器。RX和TX路径使用不同频段，这些频段十分接近，同时收发往返于基站的射频信号。

接收和发射信号的功率差别可达120 dB，这一差额对双工器的信号分离、邻频选择、插入损耗和功率稳定性提出了高要求。这意味着，这一装置的主要元件应为两个适合相应频段和正确匹配(在上述滤波器和天线之间)的高性能带通滤波器。

WCDMA提出严格要求

双工器用要求最苛刻的频段之一为US PCS频段，这一频段又名WCDMA频段II。它在发射频带（1850～1910 MHz）和接收频带（1930～1990 MHz）之间的频率间隔非常窄，仅有20 MHz。高耦合声表面波基材（如钽酸锂和铌酸锂）的温度系数表明，这些应用不能仅靠基于声表面波滤波器的解决方案来实现。

基于体声波的首个PCS双工器已于2000投放市场：借助体声波共振器的优良品质，其性能类似于相对较大的陶瓷元件。虽然它们的覆盖面积起初并不比相应陶器产品小很多，但它们凭借较小的插入高度（小于2 mm）迅速抢占了市场份额。这些体声波元件目前的尺寸仅为3.8×2.8×1.3 mm3。

图1：体声波/表面声波双工器的滤波器特性曲线

新款双工器可为WCDMA II传输频段（红色）

和接收频段（蓝色）提供所需边沿陡峭度。

低噪音放大器在收发芯片组内的集成，以及价格更实惠的基于CMOS技术的前端架构的趋势引发了市场对集成了对称转换器和双工器功能的滤波器的需求上升。当相对于地的非对称信号（也称为单端-平衡转换）转换以通常的变压器形式通过平衡-非平衡转换器实施时，可将阻抗转换器置于通向天线的公共发射／接收线路和接收滤波器之间，或者置于非对称的接收滤波器之后。

在第一种情况下，平衡—非平衡转换器成为双工器不可分割的一部分，并且必须谨慎地进行匹配。在第二种情况下，阻抗转换器的设计更为简单，因为它仅在一系列匹配射频元件内用作对称和阻抗转换器。

尽管如此，在这两种情况下的转换，即信号对称化，均可导致信号损失。这是由于匹配不当和平衡-非平衡转换器的内部损耗。

避免这种平衡损耗的聪明做法是应用集成有对称转换器的带通滤波器。体声波和表面声波元件均可提供这一选择，但此选择却会对设计和生产复杂度方面具有非常不同的作用。在表面声波元件中，信号仅需通过连接多个谐振器和双模表面声波线路得以平衡，但对称转换层叠晶体滤波器或耦合谐振滤波器要求两个体声波共振器直接在彼此之上耦合，带来相应的工艺复杂性。

目前，爱普科斯第一次实现了在单一元件中混合集成了对称转换表面声波接收滤波器和非对称体声波发射滤波器。低温共烧陶瓷（LTCC）技术是实现这一集成的技术平台，封装工艺则采用了CSSP。这样做的好处在于，LTCC技术可以集成许多元件，提供高性能和良好的再现性。

图2：发射和接收退耦

高质量退耦作用在收/发路径之间实现。

研发WDCMA频段II用声表接收滤波器的挑战在于需要特别陡峭的低频边缘。基于钽酸锂的无偿声表谐振器的频率温度系数较大，为-35 ppm／K，对通带边缘安全裕量的要求就越高。爱普科斯的成功设计使用了标准的钽酸锂声表生产工艺，无需减小此材料的频率温度系数。同时，接收滤波器将对地的不对称输入信号在输出端转换成了对称信号。

发射路径中的体声波滤波器具备下列优势：