射頻濾波器可分為表聲波濾波器和體聲波濾波器，其中表聲波濾波器細(xì)分為SAW 濾波器、TC-SAW、I.H.P-SAW（Incredible High Performance SAW）等。體聲波濾波器細(xì)分為BAW、FBAR、XBAR 濾波器等。

主流濾波器SAW、BAW和FBAR

目前市場(chǎng)主流的濾波器是SAW（表面波濾波器）、BAW（體聲波濾波器）和FBAR（薄膜腔聲諧振濾波器）。

（1）SAW聲表面波濾波器

SAW 是一種沿著固體表面?zhèn)鞑サ穆暡?，一個(gè)基本的SAW濾波器是由壓電材料和兩個(gè)IDT(interdigital transducer)組成。IDT 核心作用在能量轉(zhuǎn)換，在輸出端把接收的聲波轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，在輸入端把接收的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲波。這種轉(zhuǎn)變主要依賴中間的壓電材料，壓電材料的晶體受到外界壓力時(shí)會(huì)發(fā)生形變，晶體內(nèi)原子間距離發(fā)生變化，打破原來(lái)的正負(fù)電荷平衡，晶體表面產(chǎn)生電壓，相反當(dāng)晶體兩端受到電壓時(shí)，晶體也會(huì)發(fā)生形變。

SAW是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播，且振幅隨著深入基片材料的深度增加而迅速減少的一種彈性波。SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個(gè)聲電換能器－叉指換能器，分別用作發(fā)射換能器和接收換能器。發(fā)射換能器將RF信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲表面波，在基片表面上傳播，經(jīng)過(guò)一定的延遲后，接收換能器將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，濾波過(guò)程是在電到聲和聲到電的轉(zhuǎn)換中實(shí)現(xiàn)。

SAW濾波器采用了石英、鉭酸鋰、鈮酸鋰等晶體作為壓電材料集低插入損耗和良好的抑制性能于一身，不僅可實(shí)現(xiàn)寬帶寬，其體積還比傳統(tǒng)的腔體甚至陶瓷濾波器小得多。因?yàn)镾AW濾波器制作在晶圓上，所以可以低成本進(jìn)行批量生產(chǎn)。SAW技術(shù)還支持將用于不同頻段的濾波器和雙工器整合在單一芯片上，且僅需很少或根本不需額外的工藝步驟。但SAW濾波器有局限性，高于約1GHz時(shí)，其選擇性降低；在約2.5GHz，SAW濾波器達(dá)到極限使用頻率。SAW器件對(duì)溫度變化敏感，性能隨著溫度升高而降低，在處理高頻信號(hào)時(shí)性能表現(xiàn)不佳，因此SAW適合在1.5GHz以下使用，但是當(dāng)工作頻率超過(guò)1.5GHz時(shí)，SAW的Q值開(kāi)始下降，溫度升高時(shí)，其基片材料的剛度趨于變小、聲速也降低，因此需要一種替代方法來(lái)提高SAW濾波器的散熱性和Q值穩(wěn)定性，TC-SAW濾波器則是以此為前提研發(fā)誕生。

TC-SAW濾波器，溫度補(bǔ)償濾波器，是為了彌補(bǔ)SAW濾波器受溫度影響的弱點(diǎn)而研發(fā)的濾波器，它是在基板上另涂覆一層在溫度升高時(shí)剛度會(huì)加強(qiáng)的涂層，降低其溫度系數(shù)，進(jìn)而提高Q值，成本高于SAW濾波器，但比BAW濾波器低。溫度未補(bǔ)償SAW器件的頻率溫度系數(shù)（TCF）通常約為-45ppm/℃，而 TC-SAW濾波器則降至-15到-25ppm/℃。但由于溫度補(bǔ)償工藝需要加倍的掩模層， 所以，TC-SAW濾波器更復(fù)雜、制造成本也更高。

（2）BAW（體聲波濾波器）

雖然SAW濾波器和TC-SAW濾波器非常適合約1.5GHz以內(nèi)的應(yīng)用，高于1.5GHz 時(shí)，BAW濾波器則非常具有性能優(yōu)勢(shì)。BAW濾波器最高頻率可達(dá)到20GHz，尺寸還隨頻率升高而縮小，這使它非常適合要求非?？量痰?G和4G應(yīng)用。此外，即便在高寬帶設(shè)計(jì)中，BAW濾波器對(duì)溫度變化也不敏感，同時(shí)它還具有極低的損耗和非常陡峭的濾波器裙邊。 不同于SAW濾波器，BAW濾波器內(nèi)的聲波垂直傳播。對(duì)使用石英晶體作為基板的BAW諧振器來(lái)說(shuō)，貼嵌于石英基板頂、底兩側(cè)的金屬對(duì)聲波實(shí)施激勵(lì)， 使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波。而板坯厚度和電極質(zhì)量（mass）決定了共振頻率。BAW濾波器為了擴(kuò)展至高頻應(yīng)用了MEMS工藝，將石英燈壓電晶體尺寸大幅縮小，壓電層材料厚度為個(gè)位數(shù)微米級(jí)別，如石英基板在2GHz條件下厚度約為2um。因此，要在載體基板上采用薄膜沉積和微機(jī)械加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)諧振器結(jié)構(gòu)。為使聲波不散漫到基板上，通過(guò)堆疊不同剛度和密度的薄層形成一個(gè)聲布拉格（Bragg）反射器。這種方法被稱為牢固安裝諧振器的BAW或BAW-SMR器件。另一種方法，稱為薄膜體聲波諧振器（FBAR），它是在有源區(qū)下方蝕刻出空腔，以形成懸浮膜。

（3）FBAR（薄膜體聲波諧振器濾波器） FBAR是一種基于體聲波（BAW）的諧振技術(shù)，它是利用壓電薄膜的逆壓電效應(yīng)將電能量（信號(hào)）轉(zhuǎn)換成聲波，從而形成諧振。當(dāng)一直流電場(chǎng)加于材料的兩端時(shí)，材料的形變會(huì)隨著電場(chǎng)的大小來(lái)改變，而當(dāng)此電場(chǎng)的方向相反時(shí)，材料的形變方向也隨之改變。“當(dāng)有一交流電場(chǎng)加入時(shí)，材料的形變方向會(huì)隨著電場(chǎng)的正及負(fù)半周期作收縮或膨脹的交互變化”這種稱之為逆壓電效應(yīng)。與SAW不同，這種振動(dòng)發(fā)生于壓電材料的體腔內(nèi)，因此能承受更大的功率。這也是FBAR技術(shù)優(yōu)于SAW的一個(gè)原因。

三種FBAR結(jié)構(gòu)：

1） 空氣隙型：基于MEMS的表面微加工技術(shù)，在硅片的上表面形成一個(gè)空氣隙以限制聲波于壓電震蕩堆之內(nèi)。通過(guò)先填充犧牲材料最后再移除之的方法制備空氣腔以形成空氣一金屬交界面。此方法可以傳統(tǒng)的硅藝兼容。

2） 硅反面刻蝕型：基于MEMS的體硅（Si）微加工技術(shù)，將Si片反面刻蝕。在壓電震蕩堆的下表面形成空氣一金屬交界面從而限制聲波于壓電震蕩堆之內(nèi)。此技術(shù)的缺點(diǎn)是由于大面積移除Si襯底，導(dǎo)致機(jī)械牢度降低。

3） 固態(tài)裝配型：采用布拉格反射層技術(shù)限制聲波于壓電震蕩堆之內(nèi)。由一層四分之一波長(zhǎng)厚度的高聲學(xué)阻抗材料和一層四分之一波長(zhǎng)厚度的低聲學(xué)阻抗材料交替構(gòu)成。層數(shù)越多則反射系數(shù)越大，制得的器件Q值也越高。

4、SAW和FBAR參數(shù)比較

Q值：品質(zhì)因數(shù)，Q值越高，及選擇性越好，但通頻帶越窄。選擇性就是由于通頻帶很窄，就相當(dāng)于帶通濾波器，只能通過(guò)有用信號(hào)而濾除其它頻率分量，當(dāng)要求提高選擇性時(shí)，就需較高值，當(dāng)需要比較寬的通頻帶時(shí)，就需比較低值。