『这个知识不太冷@@』系列@@，旨在@@帮助小伙伴们唤醒知识的记忆@@，将挑选一部分@@Qorvo划重点的知识点@@，结合产业现状解读@@，以此温故知新@@、查漏补缺@@。本篇继续阐述@@ RF 滤波器@@的@@一些重要概念@@。
了解滤波器@@的@@温度系数@@
似乎每年都会为手机@@、Wi-Fi、汽车等@@应用分配新的频谱@@。增加新的频谱是好事@@，它们会推动无线设备@@逐步改进@@。但增加这些@@额外的频谱有时@@候会影响到某些区域@@，导致其中@@的频段相互重叠@@。此外@@，因为@@ RF 路径增加@@，会导致系统发热量随之增加@@。
为了确保妥善隔离这些@@信号路径@@，会使用@@温度系数较低的@@RF滤波器@@。但并不是任何一种滤波器@@都适用于这些@@频段紧密相连的应用@@。如图@@@@1所示@@，手机和@@@@Wi-Fi频段有时@@候紧挨着彼此@@，只相差几个兆赫兹@@。我们使用@@@@BAW等@@RF滤波器@@技术@@@@来确保这些@@频段彼此共存@@。
图@@1：紧密连接的@@ Wi-Fi 和@@手机频段的示例@@
在@@SAW和@@BAW技术@@中@@@@，采用最优的温度系数至关重要@@。它可以决定一个应用是容易遭到@@RF干扰@@，还是具有出色的信号质量@@。在@@BAW和@@SAW技术@@中@@@@，滤波器@@响应基于温度变化@@，如图@@@@2所示@@。
图@@2：压电式滤波器@@的@@温度漂移@@
当@@滤波器@@响应随着应用温度而改变时@@@@，滤波器@@带宽在@@变冷时@@向右漂移@@，在@@变热时@@向左漂移@@。滤波器@@的@@温度漂移是由工艺的百万分之一摄氏度@@(ppm/°C) 特性和@@滤波器@@在@@应用中@@@@经历的温度漂移决定的@@，如图@@@@2所示@@。
应用的频率和@@环境条件通常是固定的@@，因此@@，要将滤波器@@的@@温度漂移降到最低@@，唯一方法是通过工艺技术@@@@。使用@@温度补偿@@@@（TC）滤波器@@工艺技术@@会影响滤波器@@的@@整体响应@@。如图@@@@2所示@@，TC-SAW、多层@@SAW和@@BAW技术@@工艺大大降低了单个滤波器@@的@@温度漂移@@。这些@@BAW、多层@@SAW和@@TC-SAW工艺技术@@提供更低的插入损耗@@，产生更陡的滤波器@@裙边@@，并提供更好的温度响应@@，这些@@都等@@同于温度变化期间更好的带外衰减@@。它们还能提高@@接收器的灵敏度@@、隔离和@@抑制@@。
下@@图@@说明空腔可能会影响散热路径@@，从而影响滤波器@@的@@温度系数@@。在@@5G和@@Wi-Fi应用中@@@@，当@@处于更高频率时@@@@，BAW相较于@@FBAR的优势会更加明显@@。由于谐振器的尺寸更小@@，所以在@@更高频率下@@@@，处理滤波器@@的@@功率会变得更具挑战性@@。但是@@，在@@使用@@@@BAW时@@，反射器层也会变得更薄@@，这会进一步改善散热@@。
图@@3：BAW 与@@ FBAR 滤波器@@在@@功率和@@散热方面的比较@@
相比之下@@@@，使用@@FBAR时@@，空腔上方的膜变得更薄@@，降低了它从谐振器转移热量的能力@@。因此@@，当@@BAW和@@FBAR之间的插入损耗为常数时@@@@，发射功率每升高一瓦@@，温度升高@@20°C，FBAR则是每瓦升高@@70°C。温度变化越小@@，性能越高@@，使得@@BAW滤波器@@能够满足系统在@@高功率@@、高温条件下@@的插入损耗和@@带外衰减要求@@。此外@@，因为@@高@@Q因数@@和@@高耦合@@，BAW滤波器@@具有低插入损耗@@，这有助于降低功耗和@@相关的散热问题@@。
由于如今的高频率和@@小尺寸应用@@，温度方面的限制也愈加严苛@@。此外@@，设计的频率越高@@，要满足参数要求的难度就越大@@。其中@@一个关键参数是插入损耗@@。线路长度@@、匹配组件@@、滤波器@@组件和@@连接走线都会对插入损耗产生额外影响@@。频率高于@@3GHz时@@尤其如此@@。为了优化系统的链路预算@@，需要使用@@低插入损耗滤波器@@@@。
Q因数@@评估@@
滤波器@@的@@插入损耗由多种因素决定@@。其中@@包括相对于中@@心频率的滤波器@@带宽@@、滤波器@@的@@阶数@@，以及组成组件的谐振器的@@Q因数@@。Q因数@@是衡量谐振电路的选择性的一个指标@@。
如图@@@@4所示@@，谐振器损耗和@@耦合是实现低插入损耗和@@高选择性的关键@@。如果谐振器的耦合和@@阻抗相似@@，可以通过@@Q因数@@来比较它们的性能@@。
图@@4：RF 滤波器@@的@@Q因数@@、带宽和@@衰减特性@@
了解滤波器@@耦合系数@@
在@@滤波器@@技术@@@@中@@@@，驱动应用性能的两个性能参数是滤波器@@耦合系数和@@@@Q因数@@。
RF 滤波器@@谐振器耦合系数是决定声学耦合滤波器@@带宽的关键因素@@。在@@SMR或@@FBAR配置中@@@@，提高@@BAW滤波器@@谐振器的耦合效率可以在@@小封装尺寸下@@提供低插入损耗和@@高性能@@。
有效耦合系数@@（K2eff）是测量谐振频率@@（ƒs）和@@抗谐振频率@@（ƒp）之间的相对间距的一种指标@@。它的值取决于许多因素@@，包括电极和@@压电特性@@。
机电耦合系数用于测量压电式器件在@@将电能转化为机械能时@@的效率@@，反之亦然@@。互能@@，或@@可转换能@@，是弹性能和@@介电能@@。为了使滤波器@@谐振器的耦合系数达到最大@@，提供的声能反射应尽可能接近谐振器@@，这一点至关重要@@。例如在@@@@BAW滤波器@@中@@@@，谐振器的有效耦合系数@@决定了滤波器@@可获得的平坦通带带宽@@。
了解滤波器@@封装@@
在@@许多应用中@@@@@@，射频前端@@ (RFFE) 的表面积在@@不断缩小@@。之所以出现这种变化@@，主要是因为@@器件尺寸不断缩小@@，以及需要为更多消费电子@@功能腾出空间@@@@。
如今的大多数封装都是模块@@和@@单片集成@@，或@@者两者的组合集成@@。下@@图@@展示了一个高度集成的模块@@@@，包括功率放大器@@、BAW 滤波器@@和@@天线开关@@。这个模块@@又会集成到更复杂的系统级封装@@ (SiP) 中@@。而这只是常规应用中@@@@单个@@SiP内集成的多个复杂模块@@中@@的一个@@。
图@@5：SiP内部的复杂@@RF模块@@
在@@了解@@ RF 滤波器@@技术@@@@的一些重要基础概念之后@@，更多系统工程师使用@@滤波器@@技术@@@@的实例将逐步呈现给大家@@。
文章来源@@：Qorvo半导体@@