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目前常見的聲波濾波器主要有聲表面波SAW濾波器和聲體波BAW濾波器。這兩種濾波器也是目前在國內比較火的濾波器。
對于聲表面波SAW濾波器，由于頻率和Q0的限制，其性能和應用場景較于體聲波BAW濾波器的應用較為受限。但是村田在聲表面波SAW濾波器的基礎上進一步研發(fā)，做出了一款叫做IHP SAW濾波器。
我們一起看看這款IHP SAW究竟怎么樣？
首先我們來看一下為什么叫做IHP SAW？ 根據 村田網站上的介紹，IHP 就是 Incredible High Performance 的首字母縮寫，不可思議的高性能聲表面波濾波器。足見這款濾波器在聲表面波SAW中的地位——Incredible High Performance。根據村田的介紹，這款 IHP SAW 濾波器在性能上甚至超過了 BAW，實現了真正的Incredible High Performance。
射頻濾波器用于通信終端的發(fā)射器和接收器電路或收發(fā)器電路中。它們是允許所需頻帶信號通過并阻止其他不需要的信號通過的設備。它們由多個諧振器組成：通常，所需的濾波器帶寬是由梯形電路定制的，梯形電路由梯形連接的諧振器組成（圖 1）。通信終端可用的頻帶包括具有各種頻率和通帶帶寬的頻帶。終端中的電路和諧振器的設計經過優(yōu)化，以符合每個分配頻段的標準。
RF 濾波器中重要的是過渡帶的陡度，它是連接濾波器帶通特性中通帶和阻帶的曲線。通帶和阻帶之間的帶寬或其過渡帶寬（如圖1中紅色箭頭所示）較窄的RF濾波器難以設計；具有更陡峭過渡帶的濾波器特性是必要的。為了增加過渡帶的陡度，組成濾波器的諧振器的電路設計當然很重要；但諧振器本身的特性（品質因數，或Q 因數）也非常重要。為了滿足這些高難度頻段對濾波器設計的需求，各種制造商一直在努力提高諧振器的 Q 因子。
基于單晶壓電 LiTaO3 襯底的 SAW 器件已廣泛應用于射頻濾波器。濾波器具有安裝在壓電基板表面上的叉指換能器或 IDT，它們是梳狀電極。由 IDT 激發(fā)的表面聲波的共振特性決定了 RF 濾波器的特征頻帶。
那么村田開發(fā)的這款 IHP SAW 究竟怎么樣呢？
根據村田網站的介紹，IHP SAW 濾波器是表面聲波器件，其特點是 (1) 高 Q 因數，(2) 低頻率溫度系數，或TCF，以及 (3) 高散熱。
Q0 究竟多高？
IHP SAW 濾波器可以實現高 Q 因子特性。濾波器采用使表面聲波的能量集中在基片表面的結構，使聲波在基片上無損傳播。諧振器原型的 Q 特性峰值或 Qmax 在 1.9 GHz 頻段超過 3,000，與傳統 SAW 濾波器相比，這是一個實質性的改進，其中 Qmax 通常約為 1,000。據有關資料說，一般BAW諧振器的Q0在2000左右，對于這個常規(guī)值，IHP SAW確實實現了超越。
上圖顯示了射頻濾波器的 IHP SAW 應用實例。目標波段是B25，該波段被認為是最難對付的波段。在實際測量中得到了滿意的特性：插入損耗的典型值為Tx：1.5 dB和Rx：2.1 dB，隔離的典型值為Tx Iso：57 dB和Rx Iso：59 dB。結果表明這種新過濾器適用于高難度頻段 25。
TCF到底能做到多低？
IHP SAW 濾波器可以改善頻率-溫度特性。濾波器通過同時控制基板的線性膨脹系數和聲速來實現令人滿意的溫度特性。圖 4 顯示了溫度從 -35°C 變?yōu)?+85°C 時的濾波器特性。傳統 SAW 濾波器在 TCF 中表現出大約 -40 ppm/°C 的非常大的偏移，而 IHP SAW 濾波器可以表現出±8 ppm/°C 或更低的改進偏移。通過適當設計基板的結構，TCF 約 30 ppm/°C 的改進可以進一步提高到 0 ppm/°C。對于這個接近0 ppm/c 的溫漂值，確實很不錯了。
IHP SAW 濾波器的 TCF 優(yōu)于 BAW 濾波器。常見 BAW 濾波器的 TCF 范圍為 -20 至 30 ppm/°C。因此，就 TCF 而言，IHP SAW 濾波器比 BAW 濾波器實現了更好的溫度特性。IHP SAW 濾波器的低 TCF 特性將成為設計濾波器的巨大優(yōu)勢，因為最近對更好的溫度特性有更嚴格的需求。
高散熱
IHP SAW 濾波器表現出令人滿意的散熱性能。當有大功率電信號輸入時，IDT 會產生熱量。輸入更強烈的信號會產生更多熱量，這可能會導致設備故障，包括電極擊穿。IHP SAW 濾波器可以有效地將電極產生的熱量散發(fā)到基板上，這有助于將啟動時的溫度升高降低到傳統 SAW 濾波器的一半以下。低 TCF 和高散熱的綜合效應使濾波器在高工作溫度下的響應穩(wěn)定。
IHP SAW的應用頻率怎么樣呢？
IHP SAW 濾波器可以在從較低頻率（800 MHz 頻帶）到較高頻率（2500 MHz 頻帶）的寬頻譜范圍內表現出令人滿意的特性。在最近的發(fā)展中，在 3.5 GHz 頻帶內的頻率特性獲得了令人滿意的結果，這被認為是傳統 SAW 濾波器難以實現的（圖 5 中的 3.5 GHz 峰值）。移動終端向更高速的通信工具演進是未來的必然路徑。IHP SAW 濾波器是可以適應下一代通信終端帶來的挑戰(zhàn)的產品。
IHP SAW 濾波器的特征之一是部分帶寬調整的自由度。IHP SAW 濾波器允許濾波器工程師選擇他們喜歡的任何分數帶寬。一個頻帶可以具有從窄帶到寬帶的各種帶寬。IHP SAW 濾波器允許濾波器工程師選擇所需的頻帶，從而幫助他們設計針對各種頻帶進行優(yōu)化的濾波器。
此外，IHP SAW 濾波器可以適應濾波器小型化的要求。與傳統的 SAW 濾波器相比，上述三個特征將有助于器件的顯著小型化。隨著移動終端小型化的進展，預計未來對濾波器小型化的需求將得到加強。在這種環(huán)境下，IHP SAW 濾波器是可以提供尺寸優(yōu)勢的理想產品。
參考文獻：
https://corporate.murata.com/en-us/more_murata/techmag/metamorphosis20/productsmarket/ihp-saw.
圖示來源：https://corporate.murata.com/
