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射頻濾波器核心技術

MEMS ? 來源:麥姆斯咨詢 ? 作者:麥姆斯咨詢 ? 2021-06-01 15:30 ? 次閱讀
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智能手機通信系統(tǒng)主要由天線、射頻前端模組、射頻收發(fā)模塊以及基帶芯片組成。發(fā)射通道路徑依次為:基帶芯片、射頻收發(fā)模塊、開關、功率放大器(PA)、濾波器/雙工器、開關、天線;接收通道路徑依次為:天線、開關、濾波器/雙工器、低噪聲放大器(LNA)、開關、射頻收發(fā)模塊、基帶芯片。由此可見,無論是發(fā)射通道還是接收通道,射頻濾波器都是不可或缺的關鍵元器件

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智能手機通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖(來源:卓勝微)


隨著智能手機支持的射頻頻帶數(shù)量急劇增加,用于射頻頻帶相互隔離的濾波器市場需求旺盛。射頻濾波器是一種選頻裝置,通過耦合基本元件或諧振器來實現(xiàn),主要作用是允許符合特定頻率的信號通過,同時抑制不需要的頻率信號,以解決不同頻帶和通信系統(tǒng)之間產(chǎn)生的信號干擾問題。按照接收或抑制信號的不同方式,射頻濾波器可分為:低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器;按照不同器件的結(jié)構(gòu)類型,射頻濾波器可分為:分立式電感電容型(LC)濾波器、多層陶瓷濾波器、單體式陶瓷濾波器、空腔濾波器、聲學濾波器。

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射頻濾波器的結(jié)構(gòu)類型(成本、性能、尺寸比較)


由于聲波在固態(tài)材料中的傳播速度比電磁波在電介質(zhì)中的傳播速度小3~4個數(shù)量級,相應的聲波波長比電磁波波長小3~4個數(shù)據(jù)級,因此聲學濾波器的尺寸大幅減小,且具有低成本和高性能等特點,成為以智能手機為代表的移動設備常用射頻濾波器。本課程所提及的射頻濾波器(或“濾波器”)主要指聲學濾波器,包括聲表面波(SAW)濾波器和體聲波(BAW)濾波器兩大類。

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電磁波和聲波在不同介質(zhì)中的傳播速度和波長(@2GHz)


聲表面波濾波器通常是在石英、鉭酸鋰(LiTaO3)或鈮酸鋰(LiNbO3)等構(gòu)成的壓電襯底上,通過叉指換能器將電輸入信號轉(zhuǎn)化成聲波。聲表面波的一個主要優(yōu)勢是能夠極好地滿足最高1.9 GHz標準濾波器應用,包括GSM、CDMA和3G等標準頻帶,以及部分4G頻帶。另外,目前采用晶圓級封裝等技術縮小聲表面波濾波器的體積,這使得多個頻帶的濾波器和雙工器都可集成于一顆芯片。另外,聲表面波濾波器對溫度非常敏感,因此發(fā)展出溫度補償技術。

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聲表面波濾波器(上) vs. 體聲波濾波器(下)


相比聲表面波濾波器,體聲波濾波器能夠在更高的頻率等級,以更低的插入損耗,提供出眾的性能(更高的質(zhì)量因子)。但為了實現(xiàn)高頻率應用,體聲波濾波器的壓電層必須只有幾微米厚,諧振器結(jié)構(gòu)需要采用薄膜沉積和微加工技術,并在載波襯底上完成。通過使用體聲波技術,能夠開發(fā)邊緣斜率極高和抑制能力優(yōu)秀的窄帶濾波器。體聲波可以處理的頻率高達6 GHz,在4G LTE5G頻段中多有使用。另外,對于LTE/Wi-Fi共存濾波器,體聲波也非常有效。此外,即使在寬帶寬,體聲波濾波器的設計對溫度變化的敏感性也低得多。

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不同類型的射頻濾波器工作頻率及應用領域(來源:Akoustis)

縱觀全球射頻濾波器產(chǎn)業(yè),聲表面波濾波器市場的“半壁江山”被日本村田(Murata)占據(jù),TDK、思佳訊(Skyworks)、Qorvo、太陽誘電(Taiyo Yuden)等日美巨頭幾乎瓜分了剩余的半塊“肥肉”;BAW濾波器市場的九成市場份額則由美國企業(yè)博通(Broadcom)和Qorvo霸占。核心器件專利、技術和市場被國外廠商把持,成為中國智能手機缺“芯”之痛。而當下國產(chǎn)替代的機遇,造就了中國射頻濾波器企業(yè)的黃金時代,已經(jīng)并正在吸引眾多海歸專家與本土人才投身其中,一股創(chuàng)業(yè)熱潮正在神州大地掀起。


目前,中國射頻濾波器產(chǎn)業(yè)仍面臨著巨大的人才缺口!應廣大射頻濾波器和射頻前端產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員的要求,麥姆斯咨詢精心設計了本期培訓課程,內(nèi)容包括:(1)射頻濾波器技術及產(chǎn)業(yè)綜述;(2)聲表面波(SAW)濾波器;(3)體聲波(BAW)濾波器;(4)射頻濾波器多物理場仿真分析;(5)薄膜型射頻濾波器制造工藝;(6)射頻濾波器封裝技術;(7)射頻濾波器專利分析。

責任編輯:lq

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原文標題:熱門培訓 | 射頻濾波器核心技術

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