手机声表面波滤波器(SAW滤波器特性及内部结构)

Posted 2023-05-26

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手机声表面波滤波器(SAW滤波器特性及内部结构)

声表面波（SAW）技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术领域，它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。

声表面波技术的发展相当迅猛，其应用领域从最开始的军用雷达发展到现在几乎遍及整个无线电通讯，特别是移动通讯技术的高速发展，更进一步地推动了声表面波技术的发展。

声表面波滤波器（SAWF）是利用压电陶瓷、铌酸锂、石英等压电石英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，是一种采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料，利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的滤波专用器件。

SAW滤波器广泛应用于彩色电视机、手机、GPS定位、卫星通讯和有线电视等电器设备。

声表面波滤波器特性

1、性能稳定：可靠性高，抗干扰能力强，不易老化。

2、使用方便：装配时只需插入和焊接即可，无需调节等其他操作。

3、选择性好：选择性一般可以达到140dB左右，可确保图像的清晰度。

4、频带宽：动态范围大，并且中心频率不受信号强度的影响，能确保图像、彩电、声音的正常传输，不会相互干扰。

5、插入损耗较大：使用时需在前级加宽频带放大器，以补偿插入损耗。

SAW声表滤波器的特性，正适应了现代通信系统设备以及移动通讯轻薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠性等方面的要求。

但是SAW声表滤波器也有其不足之处：所需基片材料价格昂贵，另外对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高，受到基片结晶工艺苛刻和制造精度要求严的影响。

声表面波滤波器内部结构

SAW滤波器内部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。

表面波滤波器内部结构示意图及符号如上图所示。它是以石英、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。

在声表面波滤波器中，信号先后经过电-声和声-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。