快时代的今天网络通信是不可缺少的,卫星网络的全面覆盖不仅使得信息更快速的传达交流,还诞生了各式各样的为人们提供生活方便快捷的网络平台,支付宝微信的盛行使得无现金快捷支付成为可能,淘宝美团滴滴打车更让大家衣食住行显得更加方便快捷提供方便。而在卫星网络通信中晶振又是不可缺少的重要功臣,在声表面谐振器与声表面滤波器等SAW声表面波器件还未诞生前,陶瓷滤波器是主要的网络通信用晶振,但陶瓷滤波器存在着各种弊端,而这些弊端随着科学技术的发展显得更加突兀不足,因此科学家们往更高的晶振领域探索,声表面波器件也因此开始一步步进入科技领域。
声表面波(SAW)技术是六十年代末期才发展起来的一门新兴科学技术领域,它是声学和电子学相结合的一门边缘学科。声表面波技术的发展相当迅猛,其应用领域从最开始的军用雷达发展到现在几乎遍及整个无线电通讯,特别是移动通讯技术的高速发展,更进一步地推动了声表面波技术的发展。声表面波滤波器(SAWF)是利用压电陶瓷、铌酸锂、石英等压电石英晶体振荡器材料的压电效应和声表面波传播的物理特性制成的一种换能式无源带通滤波器,是一种采用石英晶体、压电陶瓷等压电材料,利用其压电效应和声表面波传播的物理特性而制成的滤波专用器件。SAW滤波器广泛应用于彩色电视机、手机、GPS定位、卫星通讯和有线电视等电器设备。
声表面波滤波器的结构
对于声表面滤波器不知道你对它的印象是否还沉浸在老式的大体积直插型晶振中,在这里我要介绍一下SAW谐振器的今非昔比,目前的声表面滤波器早就不在是那个傻大个似的插件晶振了,为顺应小型化的市场发展SAW滤波器也作出的相应的举措,贴片型声表面谐振器早就开始广泛使用了,现在我们就来说说它目前的结构特点。
我们都知道在声表面波滤波器中,信号经过电-声-电的两次转换,由于基片的压电效应,则叉指换能器具有选频特性。显然,两个叉指换能器的共同作用,使声表面波滤波器的选频特性较为理想。
它是以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,经表面抛光后在其上蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极,分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。当输入叉指换能器接上交流电压信号时,压电晶体基片的表面就产生振动,并激发出与外加信号同频率的声波,此声波主要没着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播,故称为声表面波,其中一个方向的声波被除数吸声材料吸收,别一方向的声波则传送到输出叉指换能器,被转换为电信号输出。
声表面波滤波器的性能特点
SMD声表滤波器的性能特点,正适应了现代通信系统设备以及移动通讯轻薄短小化和高频化、数字化、高性能、高可靠性等方面的要求。其不足之处是:所需基片材料价格昂贵,另外对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高,受到基片结晶工艺苛刻和制造精度要求严的影响。
而插件SAW声表面谐振器具有的特点有以下几点:
①性能稳定,可靠性高,抗干扰能力强,不易老化。
②使用方便,装配时只需插入和焊接即可,无需调节。
③插入损耗较大,使用时需在前级加宽频带放大器,以补偿插入损耗。
④频带宽,动态范围大,且中心频率不受信号强度的影响,能确保图像、彩电、声音的正常传输,不相互干扰。
⑤选择性好。选择性一般可达140dB左右,可确保图像的清晰度。
随着Internet的迅猛发展,全球上网用户愈来愈多,但目前通过电话上网的最大缺点是带宽太窄(几十千赫),下载速度极慢,而CATV网络频率资源丰富,不少商家因此均在开发基于CATV网的宽带多媒体数据广播系统(如VOD等),通过CATV上网可使信息传输速度提高几十倍以上,在这些系统中都要用到高性能的SAW滤波器来解决邻频抑制问题。可见,SAW滤波器的市场前景十分可观。
声表面滤波器工作原理
声表面滤波器是在一块具有压电效应的材料基片上蒸发一层金属膜,然后经光刻,在两端各形成一对叉指形电极组成。当在发射换能器上加上信号电压后,就在输入叉指电极间形成一个电场使压电材料发生机械振动(即超声波)以超声波的形式向左右两边传播,向边缘一侧的能量由吸声材料所吸收。在接收端,由接收换能器将机械振动再转化为电信号,并由叉指形电极输出。它是以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,经表 面抛光后在其上蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极,分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。
当输入叉指换能器接上交流电压信号时,压电晶体基片的表面就产生振动,并激发出与外加信号同频率的声波,此声波主要没着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播,故称为声表面波,其中一个方向的声波被除数吸声材料吸收,别一方向的声波则传送到输出叉指换能器,被转换为电信号输出。声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点,并且可采用与集成电路相同的生产工艺,制造简单,成本低,频率特性的一致性好,因此广泛应用于各种电子设备中。