聲表面濾波器一直到90年代行動通 訊的興起,加上其基本設(shè)計理論已達(dá)一定的水平,SAW濾波器得以其低損耗(Low Loss),高衰減特性(High Attenuation)及輕薄短小等優(yōu)點,隨著無線通信產(chǎn)品市場的 發(fā)展而快速成長.下面康比電子將介紹有關(guān)SAW濾波器的未來發(fā)展及相關(guān)技術(shù)介紹.

SAW Filters各項標(biāo)準(zhǔn)

(表一)為各手機(jī)系統(tǒng)的頻譜分配表.RF SAW filter的規(guī)格是標(biāo)準(zhǔn)化的,其規(guī)格是依據(jù)各國對手機(jī)系統(tǒng)所開放的頻段而定,分別在800/900(MHZ,1.8/1.9GHz,頻寬介于27~75MHz之間.而對于IFSAWfiller而言,則是配合手機(jī)與晶片組廠商降頻設(shè)計所需之頻率而定,例如Motorola所用的IF SAW filter/400,360,282,246MHz等頻率,也就是說,TF SAW filter設(shè)計規(guī)格并不一致,通常是配合手機(jī)業(yè)者所使用之chipsetsolution.一般而言,TFSAWfilter頻率在400MHZ以下,頻寬介于55~650KHZ之間.

主流技術(shù)介紹

通訊接收技術(shù)

GSM[傳統(tǒng)超外差接收系統(tǒng)運(yùn)作過程,將RF頻率透過混頻器轉(zhuǎn)換為IF頻率,之后再轉(zhuǎn)換成基頻訊號處理.因為有雜訊干擾,必須使用其他被動組件,如image.

直接轉(zhuǎn)換技術(shù)(零屮頻(Zero-IF))則是將RF訊號直接轉(zhuǎn)換為基頻訊號,或是由基頻訊號直接轉(zhuǎn)為RF訊號,省略掉IF部份,因此不再需要image-rejectfilter,TF SAW filter,及其他附加的電路,以減少零組件的使用,實用的直接轉(zhuǎn)換技術(shù)要認(rèn)真解決時變的直流偏置LO信號借由天線泄露,增益/相位不匹配和下行正交混頻器中二次非線性失真等問題,并確保在TDMA動態(tài)范圍內(nèi)系統(tǒng)能正常工作.

(圖一)及(圖二)為無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(Wireless LAN)之線路方塊圖.如行動電話接收系統(tǒng)一樣,它們分別有傳統(tǒng)超外差接收系統(tǒng)及以接轉(zhuǎn)換接收系統(tǒng),其屮TF SAW filter所需頻寬較行動電話的IF SAW filter為寬(調(diào)變技術(shù)及頻道間隔不同),約在17~20MHz之間.RF SAW filter一般則使用陶瓷濾波器以降低成本.隨著直接轉(zhuǎn)換技術(shù)的成熟及廣泛使用,SAW filter在無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的使用將逐漸減少,不過Intersil在IEEE802.1la屮仍有超外差接收系統(tǒng)的設(shè)計.

左（圖一）右（圖二）

Bluetooth技術(shù)

(圖三)為應(yīng)用在Bluetooth之ISM2.45GHz無線系統(tǒng)之線路方塊圖.其中IF SAW濾波器(中心頻率為110.592)所需頻寬約為1MHz.由此方塊圖我們可以看到中頻濾波器亦可由LC濾波器替代以降低成本.但以整體性能來看,有IFSAWfilte之解決方案較佳.(表二)為各系統(tǒng)規(guī)格之一覽表.

圖三

Front-EndModule與LTCC技術(shù)

隨著手機(jī)性能要求趨向輕,薄,短,小,內(nèi)部零組件亦趨向小型化及模塊化.所示為SAWFilter模塊之第一步:增加balun(balance-unbalance)功能.再進(jìn)一少則將Diplexer,T/Rswitch,及SAWFilter以LTCC為基板封裝在一起,如Samsung(FEM8450T_SM2)圖四),Conexant提出的解決方案.目前PAModule將Coupler等周邊線路/元件內(nèi)藏于LTCC基板內(nèi)為發(fā)展重點.基于上述之基礎(chǔ),將PAModule及SAWFilter整合的LTCC模組將更趨于普及.(表三)所示為手機(jī)用之嵌入式功能LTCC模塊一覽表.

圖四

表三

SAWFilters未來發(fā)展趨勢

未來SAWFilters的發(fā)展可以從材料,制程等面向談起,詳細(xì)介紹如下:

1. 新材料的應(yīng)用

兩種新的材料:LBO及Langasite已引起SAW設(shè)計者的注意,因為它們有與(LiTaO³相當(dāng)之機(jī)電耦合系數(shù),并且在某些切割角度下與石英晶振有一樣的零溫度系數(shù).LBO會緩慢地溶解于水,而快速地溶解于酸性溶劑,因此不太適合傳統(tǒng)的SAW制程.然而這個缺點可以用改變制程為堿性環(huán)境而得以克服；或者在其表面鍍上薄薄一層的二氧化矽以阻止酸及水的侵蝕.然而,LBO主要缺點為對制程變動非常敏感,并且具有枏當(dāng)大之二次溫度系數(shù),因而不太適合要求陡峭之選擇性的IF filters使用.

Langasite則適合于一般之干,濕式蝕刻,剝離法(lift-off)之傳統(tǒng)的SAW制程,并且有較LBO為小之二次溫度系數(shù).其挑戰(zhàn)之處在于昂貴的原材料及可重復(fù)性及均勻性的Langasite晶圓取得.

2. 小型化

如(圖五)所示,新的構(gòu)裝技術(shù)已將SAW Filters的成品尺寸推至其物理極限例如覆晶技術(shù).聲表面濾波器的大小將只取決于原始設(shè)計尺寸.而構(gòu)裝技術(shù)將朝向低成本(如塑料封裝)及模塊化發(fā)展,例如LTCC模塊.

3.模塊化

如前所述之LTCC模塊,在今明年對搭載SAW Filters之LTCC模塊產(chǎn)品的需求有增加的可能,如Siemens及Actel已開始采用SAWFilters搭載品.SAW濾波器制造廠商的客戶將不再完全是系統(tǒng)廠商,部份將轉(zhuǎn)移至模塊廠商或Design House.價格與質(zhì)量的兼顧及新系統(tǒng)所引發(fā)之工程問題將是新的挑戰(zhàn).

1/5