隨著無線通訊應(yīng)用的發(fā)展，人們對于數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也越來越高，從2G時代的1Kb/s到即將到來5G時代的1Gb/s，與傳輸數(shù)據(jù)率上升相對應(yīng)的是頻譜資源的高利用率以及通訊協(xié)議的復(fù)雜化。濾波器在其中將扮演什么角色？Qorvo又如何布局濾波器大市場的呢？近日，Qorvo高級應(yīng)用工程師保石在西安舉辦的Qorvo產(chǎn)品解決方案研討會上分享了Qorvo的濾波器“硬”實(shí)力。
5G終端濾波器發(fā)展趨勢
由于頻譜資源有限，為了滿足人們對數(shù)據(jù)傳輸率的需求，必須充分利用頻譜。以智能手機(jī)為例，必須要能夠覆蓋很寬的頻帶范圍，在人群擁擠的情況下不同設(shè)備才能夠分配到足夠的頻譜帶寬。同時，載波聚合技術(shù)也使得一臺設(shè)備可以同時利用不同的載波頻譜傳輸數(shù)據(jù)。
而在射頻前端模塊中，濾波器起著至關(guān)重要的作用，它可以將帶外干擾和噪聲濾除以滿足射頻系統(tǒng)和通訊協(xié)議對于信噪比的需求。濾波器的種類多種多樣（介質(zhì)濾波器、LC濾波器、SAW濾波器、BAW濾波器等），各有各自的應(yīng)用領(lǐng)域。在目前的通訊協(xié)議中，不同頻帶間的頻率差越來越小，因此對于濾波器的信號選擇性要求極高。
射頻濾波器最主要的指標(biāo)包括品質(zhì)因數(shù)Q和插入損耗。Q越大，則濾波器可以實(shí)現(xiàn)越窄的通帶帶寬，也就是說可以實(shí)現(xiàn)較好的選擇性；插入損耗則是指通帶信號被濾波器的衰減，即信號功率損耗。SAW/BAW濾波器憑借優(yōu)良頻帶選擇性、高Q值、低插入損耗等特性成為射頻濾波器的主流技術(shù)。
5G的來臨對濾波器行業(yè)的影響巨大。一方面，5G新的頻段增加，單部設(shè)備中增加濾波器數(shù)量勢必增加；另一方面，新的技術(shù)引入如MIMO、載波聚合，對濾波器的性能（如矩形度，帶外抑制，體積和溫度穩(wěn)定性）的要求不斷提高。在形式上更大的優(yōu)勢是將濾波器與PA、開關(guān)等射頻器件進(jìn)行整合，向模塊化，集成化和整體射頻解決方案的方向發(fā)展，提高射頻方案的價值。
Qorvo RF Fusion解決方案包含三種模塊化解決方案，實(shí)現(xiàn)高、中、低頻段頻譜區(qū)域全覆蓋，各模塊都集成了功率放大器 (PA)、開關(guān)和濾波器。
哪些頻段適合于SAW濾波器？
SAW（Surface Acoustic wave）濾波器是利用石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇晶體的壓電效應(yīng)做成的，即晶體在受到電信號的作用時，也會產(chǎn)生彈性形變而發(fā)出機(jī)械波（聲波），即可把電信號轉(zhuǎn)為聲信號。簡單的理解，聲表面波是指沿固體表面?zhèn)鞑サ牟?，且能量集中于表面。在聲表面波傳播途中，可任意存取信號，根?jù)這種特性，利用集成電路技術(shù)制作出聲表面波濾波器。
SAW濾波器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，并且可采用與集成電路相同的生產(chǎn)工藝，頻率特性的一致性好，因此廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。但SAW濾波器也有局限性，一般只適用于1.5GHz以下的應(yīng)用，另外它也易受溫度變化的影響，當(dāng)溫度升高時，其基片材料的剛度趨于變小、聲速也降低。高于1.5GHz時，TC-SAW和BAW濾波器則更具性能優(yōu)勢。
TC-SAW 濾波器是在 SAW 濾波器的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，它是在 IDT（Interdigital Transducer）的結(jié)構(gòu)上另涂覆一層在溫度升高時剛度會加強(qiáng)的涂層。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/℃。
哪些頻段適合于BAW濾波器？
雖然SAW和TC-SAW濾波器非常適合約1.5GHz以內(nèi)的應(yīng)用，但高于1.5GHz時，BAW（Bulk Acoustic Wave）濾波器更具有性能優(yōu)勢。同時，BAW濾波器的尺寸還隨頻率升高而縮小，這使它非常適合要求非?？量痰母哳l應(yīng)用。此外，即便在高寬帶設(shè)計(jì)中，BAW對溫度變化也不那么敏感，具有極低的損耗和帶外衰減大(steep filter skirts)等優(yōu)點(diǎn)。
不同于SAW濾波器，BAW濾波器內(nèi)的聲波垂直傳播。對使用石英晶體作為基板的BAW諧振器來說，貼嵌于石英基板頂、底兩側(cè)的金屬對聲波實(shí)施激勵，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。在BAW濾波器大顯身手的高頻，其壓電層的厚度必須在幾微米量級，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，還可以通過堆疊不同剛度和密度的薄層形成一個聲布拉格（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，如下圖所示。
無論哪種形式的BAW濾波器的聲能密度都很高，其結(jié)構(gòu)都能很好地導(dǎo)限聲波，它們的損耗都非常低。在微波頻率，BAW可實(shí)現(xiàn)的Q值在可比體積下比任何其它類型的濾波器都高，可達(dá)3500@2GHz。這使得即使在通帶邊緣的吃緊處，它也有極好的抑制和插入損耗性能。
Qorvo濾波器“硬”實(shí)力
Qorvo作為全球領(lǐng)先的射頻方案提供商，擁有廣泛的 RF 濾波器產(chǎn)品組合，包括雙工器、同向雙工器、三工器、四工器和分立式 RF 濾波器，可以覆蓋 400 MHz 至 2.7 GHz 的頻率范圍，包括蜂窩式 (2G/3G/4G/LTE)、GPS 和工業(yè)、科學(xué)及醫(yī)學(xué) (ISM) 頻段，在大小、性能、成本和上市時間方面均處于市場領(lǐng)先水平。
此外，Qorvo 高級 LowDrift? 和 NoDrift?濾波器支持最高水平的 LTE 共存無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，提供市場領(lǐng)先的超穩(wěn)定溫度性能和更出色的用戶體驗(yàn)，以及世界級 SAW 和 BAW 技術(shù)支持廣泛的濾波功能，如帶通、頻段選擇、共存濾波器、延遲線和頻段抑制（陷波）濾波器。