*本篇文章首发于@@Mouser Electronics网@@站@@，作者为@@Jean-Jacques（JJ）DeLisle
为何需要@@RF滤波器@@？
射频@@（RF）滤波器@@是所有@@RF/微波系统的@@基础@@188足彩外围@@app ，特别是@@具备@@多个信道或@@频段@@的@@无线通信系统@@。RF滤波器@@的@@主要功能是衰减@@某些不需要频段@@中的@@信号@@，而@@只对所需频段@@中的@@信号产生最小的@@影响@@。
RF滤波器@@至关重要@@；因为在@@许多情况下@@@@，不良信号@@（称为干扰@@）会导致系统功能下降甚至损坏@@。在@@无线通信系统中@@，接收器输入端使用各类@@RF滤波器@@来衰减@@所需频段@@之外的@@信号@@。RF滤波器@@还用于减少来自发射器电路的@@谐波@@、杂散内容和@@带外泄漏@@。在@@智能手机等现代电子@@产品的@@许多应用场景下@@，这些设备@@均配备@@数种无线通信技术@@@@；如@@果不使用@@RF滤波器@@进行适当隔离@@，这些技术@@间可能会产生相互干扰@@——即所谓的@@共存设计挑战@@（图@@1）。
图@@1：5G智能手机示例图@@@@
哪些应用需要@@RF滤波器@@？
由于大多数现代通信技术@@的@@紧凑设计限制了物理隔离@@，工程人员采用@@RF滤波器@@来增强所需的@@隔离效果@@，并确保这些产品符合必要的@@标准@@。这些标准可以是国家和@@国际监管机构制定的@@规范@@，例如@@@@美国联邦通信委员会@@（FCC）和@@全球电子@@通信委员会@@（ECC），以及@@Wi-Fi、4G/5G、蓝牙@@®和@@Zigbee等无线标准@@。许多现代电子@@产品还部署了要求额外滤波的@@特定功能@@，如@@全球定位系统@@（GPS）和@@其它地理定位技术@@@@，以及@@近场通信@@（NFC）技术@@。
考虑到现代无线通信系统尺寸极其紧凑的@@特点@@，也因此@@需要高度紧凑的@@滤波器@@@@；即便如@@此@@，这些滤波器@@仍要求较高的@@@@Q因数@@（品质因数@@@@），并可以很容易地集成至滤波器@@组@@，来用于多频段@@滤波应用@@。在@@许多情况下@@，每个频段@@都需要不同的@@@@RF滤波器@@，以尽量减少串扰并减轻非线性@@。为满足这一需求@@，工程师们经常使用声波滤波器@@@@@@（AWF）。
本质上@@，AWF由压电基板上的@@电声换能器构成@@，可以将电能转化为声能@@/机械能@@，反之亦然@@。基于这种方式@@，AWF将高频信号转换为声波信号@@，然后通过声学谐振器和@@滤波技术@@进行调节@@，最终转换回高频信号@@。与@@其它电磁滤波器@@技术@@相比@@，其优势在@@于声波现象比电磁滤波现象大约小五个数量级@@。实际上@@，这些因素导致声学滤波器@@在@@类似的@@性能下可以比传统电磁滤波器@@小一个数量级@@。
AWF包含两种主要类型@@——体声波@@（BAW）和@@表面声波@@（SAW）滤波器@@——其使用叉指式换能器转换电和@@声学信号@@。BAW滤波器@@引导信号能量通过基板的@@主体@@，而@@SAW滤波器@@引导信号能量沿基板表面传递@@。虽然这种区别起初看起来很简单@@，但@@现实中@@，不同的@@方法会导致性能和@@频率能力的@@显着差异@@。
由于制造过程主要包括表面结构的@@开发@@，SAW滤波器@@的@@设计和@@制造通常不那么@@复杂@@。相反@@，BAW滤波器@@则需要精确控制基板厚度与@@分层结构@@，例如@@@@在@@堆叠中精确间隔的@@声反射器@@。
然而@@@@，由于表面电声转导的@@物理限制@@，与@@BAW滤波器@@相关的@@相对尺寸和@@物理特性允许它们能够被设计成比@@SAW技术@@更高的@@频率@@操作和@@更高的@@@@Q因数@@。此外@@，BAW滤波器@@可以利用与@@标准@@IC加工系统兼容的@@技术@@制造@@，并且通常表现出更高的@@功率处理@@能力@@。尽管有些@@SAW滤波器@@技术@@结合了温度补偿设计功能@@，或@@以其它方式制造@@，以尽量减少温度敏感性@@，但@@BAW滤波器@@的@@温度漂移仍比@@SAW滤波器@@低@@。
一般来说@@，SAW滤波器@@可以在@@实际中制造用于@@2000MHz或@@2500MHz的@@频率@@；相比之下@@，BAW滤波器@@可达到@@10GHz甚至更高@@。因此@@，SAW和@@BAW技术@@在@@@@100MHz和@@大约@@2500MHz的@@频率@@范围内存在@@直接竞争@@。
工程师何时会使用@@BAW与@@SAW？
在@@为特定应用选择滤波器@@时@@，必须了解滤波器@@应用的@@要求并解读滤波器@@的@@电气规格@@。每个滤波器@@应用都会对中心频率@@、带宽@@、所需信号电平和@@抑制要求等提出需求@@。系统工程师通常会列出这些系统要求@@；工程人员在@@选择滤波器@@时@@，要确保滤波器@@在@@保持预算的@@前提下满足这些要求@@，并制定一个将滤波器@@纳入系统设计中的@@计划@@。对于现代无线设备@@@@，通常涉及到设计由许多滤波器@@组成的@@滤波器@@组@@，以满足严格的@@要求和@@符合无线与@@监管机构的@@标准@@。
以下为@@RF滤波器@@设计的@@关键电气规格@@：
大多数无线通信标准强调带通@@滤波器@@与@@其它几个带通@@滤波器@@串联使用@@，以实现多频段@@滤波@@。这已成为@@SAW和@@BAW滤波器@@一个应用广泛的@@典型场景@@；因为与@@其它滤波器@@技术@@相比@@，其紧凑的@@尺寸允许相对较小的@@滤波器@@组@@。这些带通@@滤波器@@的@@作用是减少接收器所接触到的@@带外信号内容@@。这是一个重要的@@功能@@，因为带外频率内容会形成具有较低信噪比@@（SNR）或@@较高误码率@@（BER）的@@脱敏接收器@@。此外@@，滤波器@@常用在@@发射器输出端@@，以减少由相对较高功率的@@发射器设备@@产生的@@非线性结果@@，如@@谐波和@@尖峰@@。滤波器@@的@@这一辅助应用增强了邻道泄漏比@@（ACLR）和@@邻道功率比@@（ACPR）。此外@@，通过此种滤波器@@使用方式@@，原本无法通过无线标准测试的@@无线发射器可能会通过测试@@，而@@无需大量的@@重新设计工作@@。
还有一些情况是@@，一部已被设计和@@部署的@@无线通信系统在@@早期评估中并未被发现实地运行时会面临的@@挑战@@。在@@这种情况下@@，如@@果能够通过更严格的@@滤波来解决@@，则可以利用增强的@@滤波器@@来升级无线电@@，以缓解这些问题@@。例如@@@@，如@@果无线电在@@关键工作频段@@附近遇到干扰@@，那么@@具备@@更高@@Q因数@@和@@更佳的@@带外抑制@@能力的@@滤波器@@将带来比现有滤波器@@更好的@@操作@@。
一般来说@@，SAW滤波器@@比@@BAW滤波器@@便宜@@，而@@且市场上存在@@大量的@@@@SAW滤波器@@可供选择@@。SAW滤波器@@一般不提供超过@@250MHz的@@工作频率@@。然而@@@@，如@@果设计中需要最强的@@性能或@@更高的@@工作频率@@@@（例如@@@@，在@@3G、4G、Wi-Fi 6E和@@sub-6GHz 5G的@@更高频率@@），那么@@BAW滤波器@@是更好的@@选择@@（图@@2）。BAW滤波器@@的@@设计通常是为了获得相比@@SAW滤波器@@更高的@@频率@@操作和@@更优秀的@@通带@@衰减@@@@、带外抑制@@、功率处理@@，以及@@Q因数@@。
图@@2：BAW与@@SAW多路复用器滤波器@@的@@比较@@
是否有针对特定应用的@@专用滤波器@@@@？
SAW和@@BAW滤波器@@必须精确设计以实现所需的@@操作@@。针对某个特定应用@@，可以定制@@SAW和@@BAW滤波器@@并量产@@。幸运的@@是@@，BAW和@@SAW滤波器@@制造商非常倾向于设计并量产满足@@Wi-Fi和@@4G LTE/5G等各类市场和@@应用需要的@@专用@@SAW和@@BAW滤波器@@。特定的@@@@BAW和@@SAW滤波器@@也是为了应对无线标准共存的@@突出挑战@@，如@@Wi-Fi和@@低功耗蓝牙@@@@®（LE）。
一个广泛使用的@@声学滤波器@@的@@例子是用于@@5G NR TDD频段@@n79的@@Qorvo QPQ4900 BAW滤波器@@（图@@3）。这一子带通@@@@BAW滤波器@@，专为附近可能存在@@@@Wi-Fi 6E无线网@@络潜在@@干扰场景下的@@宏基站与@@小型基站而@@设计@@。另一个例子是@@Qorvo QPQ1063 GPS SAW双工器@@，设计用于@@L1/L2 GPS频段@@。
图@@3：Qorvo QPQ4900 n79子频段@@@@BAW滤波器@@
结论@@
RF滤波器@@是现代无线通信系统中的@@关键部件@@；它们衰减@@不需要的@@频段@@@@，以尽量减少干扰并确保系统的@@正常功能@@。由于技术@@的@@物理限制@@，RF滤波器@@并不总十分理想@@，并可能会导致通带@@频率@@的@@一些损失@@。声波滤波器@@@@，特别是@@BAW和@@SAW滤波器@@，由于其小尺寸和@@高@@Q因数@@而@@成为备@@受欢迎的@@选择@@。SAW滤波器@@的@@设计和@@制造并不非常复杂@@，而@@BAW滤波器@@带来更高的@@频率@@操作和@@更强的@@@@Q因数@@性能@@。工程师们必须考虑其滤波应用的@@要求和@@滤波器@@的@@电气规格@@——如@@滤波器@@类型@@@@、通带@@、阻带@@，和@@插入损耗@@@@——来为他们的@@系统设计选择合适的@@滤波器@@@@。
本文转载自@@： Qorvo半导体微信公众号@@@@