射频前端：七种兵器之一的屠龙宝刀（一）

今天我们来谈一谈射频前端的屠龙宝刀-滤波器。

倚天屠龙记，图片来自腾讯动漫

中国的射频前端市场，有如“秦失其鹿，天下共逐之。”那么，这把屠龙宝刀真的能够号令天下吗？

我们用what-->why-->how三个层层递进的章节，讲一讲屠龙刀的故事。

先来讲这个what，什么是滤波器。

重点介绍两种滤波器，一种是SAW，另外一种是BAW。

本期先谈第一种：SAW的技术演进路线。

长期以来，声表面波（SAW）技术主要应用在低频段和中频段。但是，随着SAW滤波器技术的发展，以村田为代表的SAW技术已经能够进入高频段市场，在该领域中，薄膜SAW滤波器已经表现出与体声波（BAW）滤波器性能相当的结果。

以下内容来源http://murata.eetrend.com/article/2018-03/1001391.html

该滤波器采用了一种新的结构，使表面声波的能量聚焦在衬底表面上，从而使波在衬底上的无损耗传播。在1.9GHz频段，谐振单元Q值的峰值Qmax达到3000以上，而传统SAW滤波器的谐振单元Qmax在1000左右。

IHP SAW的特征

IHP SAW是具有以下几个特点的SAW滤波器：

(1) 高Q值, (2) 低频率温度系数（TCF）和 (3) 良好的散热性

(1) 高Q值

图3是一个IHP SAW滤波器的实例，设计频段是Band25,传统认为这是最难处理的频段。实测数据较为令人满意，Tx频段的插损典型值为1.5dB, Rx频段插损典型值约2.1dB;隔离度的典型值为Tx 频段57dB， Rx 频段59dB；这已经达到了完全可以满足设计需要的程度。

3．I.H.P.SAW Band25DPX（左图：传导特性，右图：绝缘特性）

(2) 低频率温度系数（TCF） IHP SAW滤波器可以改善频率温度系数TCF，该滤波器通过同时控制基板的线性膨胀系数和声音的速度，达到令人满意的温度特性。图4显示了滤波器的特性，当温度从35°C 到+ 85°C.传统的SAW滤波器在TCF具有一个非常大的转变，约40 ppm /°C，而IHP SAW滤波器可以表现出一种改进的TCF特性，达到约±8 ppm /°C或更低。TCF改进了约30 ppm /°C，通过适当设计的基板结构可以进一步提高到0 ppm /°C。

图4. 温度变化时的滤波器波形（蓝色：-35℃，黑色：+25℃，红色：+85℃）

IHP SAW的 TCF特性也优于BAW滤波器，常见的BAW滤波器TCF的范围是20-30 ppm /°C。因此IHP SAW滤波器可以实现比在BAW滤波器更好的TCF特性。

(3) 良好的散热性

IHPSAW 滤波器也表现出良好的散热特性，当有高功率电信号的输入时，IDT产生热量。输入更强烈的信号会产生更多的热量，这可能导致设备故障，包括电极故障。而IHP SAW滤波器可以将电极产生的热量高效低消散到基板上，从而降低了温度的升高，比传统的SAW滤波器低将近一半。低TCF和更好的散热特性，保证了SAW滤波器在高温下频响稳定性。

3. 未来可期

IHPSAW滤波器在从800M到2.5GHz这样的宽频带内都可以表现出优秀的性能，在近期的研究中我们也验证过3.5GHz的性能，该频段也被认为是传统SAW滤波器难以企及的高频带（Q值对比曲线如图5）。移动终端向高速通信工具的演进是未来发展的必然之路。IHP SAW滤波器产品也是应对下一代通信终端所带来的挑战的潜在选择。

图5．I.H.P.SAW与以往SAW的Q值特性比较

IHP SAW滤波器另一个特征是带宽调整的自由度。IHP SAW滤波器允许设计者选择他们想要的任何带宽。除此之外，该IHP SAW滤波器可用于滤波器小型化的要求, 与传统的SAW滤波器相比，上述三个特性将有助于器件的小型化。随着移动终端上可用尺寸的缩小，对射频器件的尺寸也提出了越来越高的要求。在这种前提下，IHP SAW滤波器是一种能够提供尺寸优势的理想产品。

下一期我们来认识BAW。

本文是连载文章的第十期。

文章主要探讨5G对于手机射频前端的影响，分为市场和技术两大部分。