声表面波滤波器的使用和匹配

声表面波滤波器原理及应用1.声表面波滤波器（SAWF）的结构和工作原理声表面波滤波器（SAWF）是利用压电材料的压电效应和声特性来工作的。

具有压电效应的材料能起到换能器的作用，它可以将电能转换成机械能，反之亦然。

压电效应包括正压电效应和反压电效应。

所谓正压电效应是指压电材料受力变形产生电荷，因而产生电场的效应，即由机械能转换为电能，反压电效应是指压电材料在外加电场的作用下，产生机械形变的效应，也即由电能转换为机械能。

声表面波滤波器（SAWF）的结构如图2—12所示。

这种滤波器的基片是由压电材料（如铌酸锂或石英晶体）制成，在基片上蒸镀两组“叉指电极”，一般由金属薄膜用光刻工艺刻成。

左侧接信号源的一组称为发送换能器，右侧接负载的一组称为接收换能器，图中a、b分别为电极宽度和极间距离，W为相邻叉指对的重叠长度，称为“叉指孔径”。

当交变的电信号u s 加到发送换能器的两个电极上时，通过反压电效应，基片材料就会产生弹性形变，这个随信号变化的弹性波，即“声表面波”，它将沿着垂直于电极轴向（图中x方向）向两个方向传播，一个方向的声表面波被左侧的吸声材料吸收，另一方向的声表面波则传送到接收换能器，由正压电效应产生了电信号，再送到负载R L。

但叉指换能器的形状不同时，滤波器对不同频率信号的传送与衰减能力就会不一样。

图2—12 声表面波滤波器结构示意图为了简便起见，仅分析“均匀”型叉指换能器的频率特性。

所谓“均匀”型就是指图2—12中各叉指对的参数a、b、W 都相同，设换能器有n+1个电极，并把换能器分为n节或N个周期（N=n/2），各电极将激发出相同数量的声表面波，声表面波的波长由指装点基的宽度a和间隔b决定，声表面波的频率与传播速度有关，其自然谐振频率（或机械谐振频率）为v是声表面波的传播速度，约为3×103m/s，比光速小很多，比声速高9倍多。

在f0一定，速度v低时（a+b）就可以小，所以声表面波器件的尺寸可以做得很小，但f0很低，则（a+b）就增大，SAWF的尺寸就增大，因此它适合工作在高频或超高频段。

声表面波滤波器在通信电路中的应用摘要随着半导体工艺的迅速发展,光刻精度进一步提高，使得声表面波滤波器超小型化成为现实，而通信技术的快速发展，对声表面波滤波器提出的性能要求也越来越高。

声表面滤波器简称SAWF 或SAW，是利用压电陶瓷、铌酸锂、石英等压电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，它用于电视机和录像机的中频输入电路中作选频元件,取代了中频放大器的输入吸收回路和多级调谐回路。

它是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜，然后经光刻，在两端各形成一对叉指形电极组成.当在发射换能器上加上信号电压后，就在输入叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动（即超声波)以超声波的形式向左右两边传播，向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。

在接收端，由接收换能器将机械振动再转化为电信号，并由叉指形电极输出。

声表面波器件因其体积小、抗辐射能力强、高速、低功耗和高可靠性等优点,在通信、雷达和电子对抗中得到了广泛的应用，尤其是它独有的高频特性，越来越受到重视。

在追求高效率、低插入损耗、高温度稳定的同时，中心频率和通带宽度的可调节性也成为研究热点之一。

关键词：声表面波，滤波器,无线通信目录1绪论 (1)2 SAW滤波器基本理论 (1)2.1SAW滤波器的简介 (1)2。

2SAW滤波器的结构及原理 (1)2.3SAW波滤波器的特点 (3)2。

4SAW滤波器的应用 (3)3 无线通信中用SAW滤波器 (4)3.1等效电路分析 (5)3.2滤波器的设计 (6)总结 (8)致谢 (9)参考文献 (10)1绪论随着无线移动通信技术的发展,人们对移动电话的需求直线上升.为规范移动通信市场，国际上建立了几种公用通信系统标准，如美国移动通信系统(AMPS）、扩展总路线通信系统（ETACS）、全球移动系统（GSM)等.以上各通信系统所使用的频率范围均不相同，但为扩大通信容量,与传统的通信系统相比,它们的射频频率都较高，使用带宽较宽，且发射端和接收端的间隔较窄。

声表面波滤波器技术综述摘要：目前广泛使用的滤波器作为电子系统中的关键性器件，滤波器的性能直接影响了整个电子系统的性能。

各国的研究工作者致力于提高滤波器的性能和应用范畴。

关键词：声表面波滤波器叉指换能器压电材料1前言目前广泛使用的滤波器作为电子系统中的关键性器件，滤波器的性能直接影响了整个电子系统的性能。

各国的研究工作者致力于提高滤波器的性能和应用范畴。

声表面波(SAW)是英国物理学家 Rayleigh 在对地震波的研究中发现并提出的，是一种沿着固体表面或界面传播的弹性波，存在于一切固体中，包括各向同性和各向异性材料。

SAW器件就是利用SAW理论和技术来实现一些特定功能或进行信号处理的器件，广泛用于广播、电视机、通信和导航等领域。

Jacques Curie和Pierre Curie在1880年~1881年相继发现了压电效应和逆压电效应，为叉指换能器(InterdigitalTransducer，IDT)的发现奠定了材料和理论基础。

20 世纪 60 年代，随着光刻技术的出现和半导体平面工艺水平的发展，SAW 技术在电子领域中的应用研究开始受到重视。

声表面波滤波器是一种利用声表面波效应和谐振特性制成的对频率有选择作用的器件。

2基本原理和基本结构SAW(Surface Acoustic Wave)即声表面波，是一种在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。

某些材料沿一定方向受机械力作用而发生变形(包括压缩和拉伸2种状态)，其内部会产生极化现象，并使材料相对的2个表面产生等量异号电荷。

施加的外力越大，产生的电荷量也越多；当外力消失后，材料又恢复到起始不带电的状态；将这种现象称为正压电效应。

如果给同样的材料施加电场，这些材料将会发生机械形变；外加电场消失后，材料的形变也随之消失；如果对材料施加交变电场，将会发生机械振动；这种现象称作逆压电效应。

将具有正、逆压电效应的材料称作压电材料。

什么是SAWF(声表面滤波器),特点及用途什么是SAWF(声表面波滤波器)声表面波滤波器是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体具有压电效应的性质做成的。

所谓压电效应，即是当晶体受到机械作用时，将产生与压力成正比的电场的现象。

具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用时，也会产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转为声信号。

由于这种声波只在晶体表面传播，故称为声表面波。

声表面波滤波器的英文缩写为SAWF，声表面波滤波器具有体积小，重量轻、性能可靠、不需要复杂调整。

在有线电视系统中实现邻频传输的关键器件。

声表面波滤波器的特点是：（1）频率响应平坦，不平坦度仅为±0.3-±0.5dB，群时延±30-±50ns。

（2）SAWF矩形系数好，带外抑制可达40dB以上。

（3）插入损耗虽高达25-30dB，但可以用放大器补偿电平损失。

声表面波滤波器包括声表面波电视图像中频滤波器、电视伴音滤波器、电视频道残留边带滤波器。

声表面波滤波器的典型技术指标如下表所示。

声表面滤波器封装的分类插件型和贴片型(具体的图片如下图声表面波滤波器的应用及发展1 前言声表面波—SAW（SurfaceAcousticWave）就是在压电基片材料表面产生和传播、且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。

SAW滤波器的基本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（IDT）。

它采用半导体集成电路的平面工艺，在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜，把设计好的两个IDT的掩膜图案，利用光刻方法沉积在基片表面，分别作为输入换能器和输出换能器。

其工作原理是输入换能器将电信号变成声信号，沿晶体表面传播，输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。

2 SAW滤波器的特点SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围为10MHz～3GHz）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻，其体积、重量分别是陶瓷介质滤波器的1/40和1/30左右，且能实现多种复杂的功能。

基于ADS的声表滤波器匹配电路设计分析摘要：为进一步提高声表滤波器装置在射频电路实际使用中的性能，不仅要对声表滤波器装置本身进行性能优化处理，同时，其他部分的外部电路同样十分重要，需要保证阻抗匹配可以达到标准水平。

本文以上述内容为核心，针对声表滤波器装置实际使用性能的发挥展开研究，分析在射频电路中的具体应用情况，总结相关经验并归纳出部分常用声表滤波器装置在常规射频电路中的常见阻抗匹配方式，同时也给出两种新的在射频电路中不平衡转平衡状态下的阻抗匹配设定建议，并对二者进行ADS仿真测试，经仿真测试分析后，可证明这两种方法可以有效提升滤波器装置在电路中的使用性能，进而为整个电路提供良好的性能优化保障作用。

关键词：射频电路；声表滤波器；阻抗匹配；ADS前言：新时期背景下，现有移动通信技术领域的发展速度不断加快，声表滤波器装置的应用范围也在不断扩展，在系统应用程度不断加深的情况下，声表滤波器装置的实际使用性能也在面临着更高级别的要求。

但是，关于射频电路实际运行中的应用，还需要对使用性能做出充分考量，为此，设计者一般会将声表滤波器装置设计成多种不同的形式，所以，可将声表滤波器装置视为一个单独的网络，与其相对应的则是输入与输出两个不同端口，在将其应用到实际电路中以后，声表滤波器装置便需要与外部其他电路进行直接连接和阻抗匹配，通过这种方式保证电路使用性能可以达到期望水平。

1 声表滤波器概述目前，声表面波（SAW）滤波器装置在2G接收机设备的前端或者双工器设备和接收滤波器设备中的应用十分常见。

其中，SAW滤波器装置自身具有低插入损耗优势和突出的抑制性能，在实际使用过程中不仅能够达到带宽标准，同时其自身体积与传统类型的腔体结构或者陶瓷滤波器装置对比更小，具有突出优势。

因此，SAW滤波器可以被布设在晶圆上，在这样的条件下，能够有效降低成本，并执行批量生产[1]。

此外，SAW技术还能够支持各种不同频段的专业滤波器或者双工器进行整合处理，布设在单一芯片内，这样的布设优势仅需少量或者根本不需其他的额外工艺即可实现设计目标，在保证使用效果的前提下，具有量多使用优势。

浅析电视电路设计中的阻抗匹配摘要阻抗匹配是电路的设计的基础,针对电视系统中需要特别注意的阻抗匹配问题,本文分模块按信号频率高低给予分析并在排板布线及参数选择方面给予合理化的建议。

关键词阻抗匹配;电视系统;差分阻抗;特性阻抗中图分类号tn7 文献标识码a 文章编号1674-6708(2010)26-0106-020 引言随着电视技术发展的日新月异,电视系统越来越复杂,各种信号、时钟的频率越来越高,各种高频器件在电视系统的应用也愈来愈频繁,电视整机出现花屏、死机、emc辐射超出国标等问题也屡见不鲜,这些情况系统设计等有一定的影响,但因电路设计中的阻抗不匹配,导致信号的损失、反射、不完整等引起的也占相当大的比例。

1 阻抗匹配原理阻抗匹配的目的是让激励源得到最大功率输出。

对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。

在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配,见图1。

图1中r为负载电阻,r为电源e的内阻,e为电压源。

由于r的存在,当r很大时,电路接近开路状态;而当r很少时接近短路状态。

显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。

从上式可看出,当r=r时式中的式中分母中的(r-r)的值最小为0,此时负载所获取的功率最大。

所以,当负载电阻等于电源内阻时,负载将获得最大功率。

这就是电子电路阻抗匹配的基本原理。

当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即它们的模相等而辐角之和为零。

这种匹配条件称为共扼匹配。

对于高频信号,阻抗的匹配与否关系到信号的质量优劣,阻抗匹配主要用于传输线上,要保证所有高频信号皆能传至负载,不会有信号反射回来。

2 电视系统中阻抗匹配分析1)pcb板布线,对于电视pcb板的高速部分,如:ddr、lvds,hdmi、usb信号等因其速度高,故对差分信号的差分阻抗、布线有具体要求;特别是对于ddr要慎重考虑布线的延迟时间与信号的上升下降时间(ddr高速工作时信号沿的变化很快)的关系,处理不当会使数字信号出现延迟或误码,严重可导致图像出现花屏现象、系统死机等现象。

声表滤波器在应用电路中的匹配研究摘要：社会迅猛发展的今天，社会各界逐渐对接收机的灵敏度与选择性提出了更高的要求，这一背景下，接收机设计与制造时，加强了对声表滤波器的应用，以开发出性能更加良好的接收机。

基于此，本文通过对声表滤波器基本概念、结构原理及特点的简单介绍，进而分别以50欧姆系统、TPMS实例电路板为例，分别对其在电路中的匹配进行了研究，以此为声表滤波器更好的应用提供支持。

关键词：声表滤波器；应用电路；欧姆龙；TPMS引言：现代科技领域存在多种类型的滤波器元件，每种类型滤波器具有不同特点，应用场所略有差异，其中，声表滤波器是较为常见的一种，被广泛运用到射频接收机的前端，以此提升接收机的灵敏度与选择性。

近年来，随着科学技术的不断发展，声表滤波器技术也更加成熟与完善，体积更小，功能更多，性能更加良好，使其应用范围进一步扩大，对现代通信领域发展具有重要意义。

1声表滤波器概述1.1基本概述声表面波（SAW）滤波器广泛应用到2G接收机前端与双工器当中。

SW滤波器制造时，选择相应的半导体材料，通过集成处理后，将相关电路载入到半导体电路板上，之后，通过蒸镀处理的方式，将铝膜镀到电路板的表面，以形成一层保护膜，然后在铝膜的上方，通过光刻的方式，印上相应的IDT图案，以此得到两个指换能器（IDT），其中，一个当做输入端，另一个当做输出端。

该元件的运行原理为：电信号于输入端进入到元件内，并通过转换后，变成相应的声信号，之后顺着晶体的表面，将声信号传输到输出端，通过反向转换后，使其转换成原来的电信号，从而实现信号的滤波处理[1]。

1.2结构与原理SAW为弹性波，是在压电极片材料表面产生并传播，同时，随着信号传播深入的不断提高，信号振幅将不断减弱。

根据这一原来开发出来的滤波器，主要就是以存在压电特性的材料为基础，通过抛光、光刻等处理后，得到两种不同功能的IDT，以此用于信号的传输与转换。

在发射器端，接收到RF信号后，将其转换成对应的声表面波，之后，在元件内部的基片上，通过一定的延迟后，传输到输出端，并对RF信号予以转化，使其变成对应的电信号。

声表面波滤波器的制造方法及声表面波滤波器与流程声表面波滤波器是一种利用声表面波（SAW）振荡器制作的滤波器，可用于无线电通信、无线电广播接收等电路中。

它具有体积小、重量轻、性能优异等优点，因此在现代电子技术中得到了广泛的应用。

下文将介绍声表面波滤波器的制造方法及其流程。

1. 制造方法声表面波滤波器的制造方法主要分为四个步骤：制作基底板、制作传输线、形成电极和加工声表面波滤波器晶片。

（1）制作基底板基底板是声表面波滤波器的基础，一般使用硅、玻璃、陶瓷等材料制作。

制作基底板的步骤如下：①选用合适的基板材料，并根据实际需要进行切割、打孔等工艺处理。

②在基底板上进行铝或金的蒸镀，制造导电层，用于后续步骤的加工。

③将铝或金层进行光刻和蚀刻处理，形成传输线和电极。

（2）制作传输线传输线是声表面波滤波器的核心部件，需要高度精确的制作。

制作传输线的步骤如下：①在传输线的位置刻上光刻胶。

②将光刻膜置于图形输入设备中进行图形样本制作，样本的形状与谐振器的特性有关。

③通过光刻、显影等工艺步骤，将样本印制到光刻膜上。

④以光刻胶做模板，在铝或金层上制造传输线。

（3）形成电极电极是声表面波滤波器的重要组成部分，需要进行蚀刻等工艺处理。

制作电极的步骤如下：①在基板上的铝或金层上制作电极及连接线。

②在电极及连接线区域处覆盖一层光刻胶，并进行光刻样本的制作。

③经过显影处理，表面电极和连接线被暴露，准备进行蚀刻。

④将基板置于蚀刻设备中，使用硝酸或相应的蚀刻液进行蚀刻。

（4）加工声表面波滤波器晶片将制作好的基板切割成合适的尺寸，然后在各个晶片上加工声表面波滤波器。

具体加工过程如下：①在晶片上制作谐振器及衰减器，需要使用精确的切割工具，以保证谐振器的特性。

②在晶片上制造压电传感器及反射器，使用电极胶将晶片固定在陶瓷板上。

③在晶片上涂覆一层磨合液，使其在磨砂片上磨合。

④进行电极和连接线的焊接，进行测试和调试。

2. 声表面波滤波器的流程声表面波滤波器的制作流程如下：①制作基底板。

电子设计工程Electronic Design Engineering第26卷Vol.26第1期No.12018年1月Jan.2018收稿日期：2016-11-21稿件编号：201611155作者简介：黎静（1992—），男，湖北孝感人，硕士研究生。

研究方向：电磁场与微波技术的应用。

随着移动通信的快速发展，声表滤波器的应用范围不断扩展，由于系统应用的深入，对声表滤波器的性能也提出了更高的要求。

然而，在实际的射频电路应用中，出于性能运用的考虑，设计者通常将声表滤波器设计成不同的形式，将声表滤波器看作是一个网络，其对应的输入、输出就是两个端口，在实际电路中，声表滤波器需要与外部电路进行阻抗匹配，从而达到电路期望的性能。

1声表滤波器简述声表滤波器全称为声表面波滤波器，英文缩写为SAWF ，其在通信领域有广泛的应用。

声表面波滤波器是利用石英等具有压电效应特性的材料做成的。

具有压电效应的晶体，在受到电信号的作用同时产生弹性形变而发出机械波（声波），即可把电信号转变为声信号。

由于这种声波只在晶体表面传播，故将其称为声表面波。

声表滤波器的主要特点是群延迟时间偏差和频率选择性优良（可选频率范围较宽）、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、可靠性高、制作的器件体小量轻。

声表滤波器的特征和优点，适应了现代通信系统设备及便携式电话轻薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠等方面的要求[5]。

其不足之处是所需基片材料的价格昂贵，对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高。

声表滤波器的发展趋势主要体现在小型片式化，高频、宽带化，降低插入损耗等方面[4]。

近年来国外已将声表滤波器片式化，重量能低至0.2g ；另外，由于采用了新的晶体材料和最新的声表滤波器的阻抗匹配分析黎静1，2（1.武汉邮电科学研究院湖北武汉430074；2.深圳市虹远通信有限责任公司广东深圳518055）摘要：为了提升声表滤波器在射频电路中的性能，除了优化声表滤波器自身的性能外，其与外部电路的阻抗匹配也是相当重要的。