SAW ?

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SAW的全称是什么？作用是什么了？

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<FONT size=2> Surface Acoustic Wave</FONT>

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声表面滤波器.

kobeqiao

声表面波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，特别是最近几年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。
---- 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特性优良（可选频率范围
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、制作的器件体积小、重量轻，而
且还能实现多种复杂的功能。SAW 滤波器的特征和优点，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。其不足之处是：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。
1 声表面波基本理论
“声表面波”（SAW）是沿物体表面传播的一种弹性波。 1885 年，
瑞利(Rayleigh)根据对地震波的研究，从理论上阐明了在各向同性固
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体表面上弹性波的特性。1965 年，怀特（R.M.White）和沃尔特默
（F.W.Voltmer）发明了“叉指换能器”（IDT），从而取得了声表面波
滤波器技术的关键性突破。
声表面波SAW（Surface Acoustic Wave）就是在压电基片材
料表面产生并传播、且其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，再把设计好的两个IDT 的掩膜图案，利用光刻方法沉积
在基片表面，分别用作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。
声表面波原理图示
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2、声表面波（SAW）器件的应用
- SAW 滤波器在抑制电子信息设备高次谐波、镜像信息、发射
漏泄信号以及各类寄生杂波干扰等方面起到了良好的作用，可以
实现所需任意精度的幅频特性和相频特性的滤波，这是其它的滤
波器所难以完成的。 另外由于采用了新的晶体材料和最新的精
细加工技术，使得声表面波器件（SAW）的使用上限频率提高到
2.5～3GHz，从而更加促进SAW 滤波器在抗EMI 领域获得广泛的
应用。
----SAW 滤波器以极陡的过度带使CATV 的邻频传输得以实现，
与隔频传输相比，频谱利用率提高了一倍。电视接收机如果不采
用SAW 滤波器，不可能工作得这么稳定可靠。事实上，早期SAW
滤波器的主要应用领域即是以电视机为代表的视听类家电产品，
进入80 年代末之后，由于电子信息特别是通信产业的高速发展，
为SAW 滤波器提供了一个广阔的市场空间，致使其产量和需求呈
直线上升趋势。目前世界声表面波（SAW）滤波器的年产量在6
亿只以上。
移动通信系统的发射端（TX）和接收端（RX）必须经过滤波
器滤波后才能发挥作用，由于其工作频段一般在800MHz～2GHz、
带宽为17～30MHz，故要求滤波器具有低插损、高阻带抑制和高
镜像衰减、承受功率大、低成本、小型化等特点。由于在工作频
段、体积和性能价格比等方面的优势，SAW 滤波器在移动通信系
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统的应用中独占鳌头，这是压电陶瓷滤波器和单片晶体滤波器所
望尘莫及的。
在无线寻呼系统中，BP 机接收到的RF 信号需先滤波后再进
行放大，滤波器的电气特性直接影响到接收信号的灵敏度和精确
度。早期生产的BP 机一般采用LC 滤波器，由于LC 滤波器的调
试复杂，选择性和稳定性又较差，因此现已逐渐被SAW 滤波器所
取代。
--- 随着Internet 的迅猛发展，全球上网的用户愈来愈多，但
目前通过电话上网的最大缺点是带宽太窄（几十千频），下载速
度极慢，而CATV 的网络频率资源丰富，不少商家因而均在开发
基于CATV 网的宽带多媒体数据广播系统（如VOD 等），通过CATV
上网可使信息传输速度提高几十倍以上，在这些系统中都要用到
高性能的SAW 滤波器来解决邻频抑制问题。可见，SAW 滤波器的
市场前景十分可观。
声表面波（SAW）器件具有工作频段宽（10MHz—3GHz），信息
容量大，时带积大（可达104 以上），频响特性好，勿需调整，一致性
好，体积小，重量轻，可靠性高等特点，自1965 年第一个声表面波
器件制作出来以来，得到了广泛的应用和迅速的发展，其应用领域从
最开始的军用雷达，发展到现在的几乎覆盖了整个无线电通讯领域。
主要应用领域包括：
1、 声表面波谐振器可用于汽车无钥匙插入系统、run-flat tire
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系统、自动门开关、个人及家庭安全、销售点的无线终端、条码阅读
器、身份证标签、计算机外设、CATV 和VTRS 的RF 调制器；
2、用于光通信中时钟恢复单元；
3、 Nyquist 声表面波滤波器（SAW）用于无线电收音机；
4、用于CATV 系统的VSB 声表面波滤波器；
5、用于移动通讯系统（GSM、DCS、DECT、CDMA、AMPS）的前、
末端和中频滤波的低损耗声表面波滤波器；
6、 用于无线本地环路的声表面波滤波器；
7、 用于卫星通信系统和微波传输系统的声表面波滤波器；
8、 声表面波滤波器用于电视机的中频滤波；
9、 用于Pager 的低损耗声表面波滤波器；
10、用于无绳电话的声表面波滤波器；
11、用于BB 机的声表面波滤波器。
3、声表面波（SAW）滤波器的选型指导
声表面波（SAW）滤波器是无源器件，其主要电性能参数及
定义是：
中心频率： 给定相对插入损耗（比如 –3dB）电平的两个截止频
率值的算术平均值。
通带宽度（带宽）： 给定相对插入损耗电平的两个截止频率间
的频率间隔。
插入损耗： 在给定端接负载下，插入滤波器前，信号源直接传给
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视在功率与插入滤波器后传给负载的功率之比，通
常以分贝表示。通常情况下，滤波器的插入损耗是
用通带中最大输出电平频率点的插入损耗值来衡
量。
通带波纹： 指通带内规定频域的最大损耗之间的差值。对于声
表面波滤波器，还给出了一个通带波纹的概念，定
义为平顶通带内最大的两个相邻峰和谷之间的损耗
差值。
阻带抑制： 在给定频带内器件的最大旁瓣电平。
矩形系数： 指两个规定的损耗值所确定的频带宽度之比，未特
别指明时，可用40dB 带宽与3dB 带宽之比来量度。
群时延波动：在规定通带范围内，群延时的最大差值。
选用器件的性能应定性考虑的因素是：
1、 窄带滤波器将比宽带滤波器体积更长；
2、 小矩形系数滤波器将比大矩形系数的器件体积更长；
3、 窄带器件将有比宽带器件更差的群时延波动；
4、 低频器件体积将比高频器件大；
5、 给定带外抑制越高，器件延迟时间就越长；
6、 器件越长，成本就越高；
7、 较大插入损耗越的滤波器将有较好的振幅、相位和群时延
波动特性；
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选型框图:
4、声表面波滤波器的发展方向
当前，SAW 滤波器的发展趋势主要体现在以下几个方面：
- 小型片式化 SAW 滤波器的小型片式化，是移动通信和其它
便携式产品提出的基本要求。为缩小SAW 滤波器的体积，通常采
取三方面的措施：一是优化设计器件用芯片，设法使其做得更小；
二是改进器件的封装形式，现在已经由传统的金属壳封装改为
LCCC（无引线陶瓷芯片载体）表面贴装的形式（体积最小的产品
仅为2.5×2mm，重约22mg。）；三是将不同功能的SAW 滤波器
封装在一起，构成组合型器件以减小占用PCB 的面积，如应用于
1.9GHz PCS 终端60MHz 带宽的双频段SAW 滤波器 。
No Yes
系统要求
系统误差
SAW 器件的
基本要求
比较 实际
保证指标
结果
合适的SAW
器件
SAW 器件的
技术指标
制造误差和温
度变化的影响
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高频、宽带化 为适应电子整机高频、宽带化的要求，SAW
滤波器也必须提高工作频率和拓展带宽。研究表明，当压电基材
选定之后，SAW 滤波器的工作频率则由IDT 电极条宽度所决定，
IDT 电极条愈窄，频率愈高。采用半导体0.35～0.2μm 级的精
细加工工艺，可制作出2～3GHz 的SAW 滤波器。
拓展SAW 滤波器的带宽通常从优化设计IDT 的电极结构入
手。比如将IDT 按串联和并联形式连接成梯形若干级联的结构，
输入/输出直接实现连接，采用0.4μm 以下的精细加工技术，就
可制作出用于无线局域网（LAN）的2.5GHz 梯形结构谐振式SAW
滤波器，带宽达100MHz；在多重模式滤波器中，采用纵向连接
的滤波器带宽要比横向耦合型滤波器大一些，因此被广泛用于蜂
窝电话和寻呼机的RF 滤波，而后者具有陡削的窄带特性，可用
于个人数字蜂窝（PDC）和模拟电话的中频（IF）滤波。
低插入损耗 早期SAW 滤波器的最大缺陷是插入损耗大，
一般在15dB 以上，这对于要求低功耗的通信设备特别是接收前
端是无法接受的。为满足现代通信系统以及其它用途的要求，人
们通过开发高性能的压电材料和改进IDT 设计，使器件的插入损
耗降低到3～4dB，最低可达1dB。[br]<p align=right><font color=red>+5 RD币</font></p>