一、聲學(xué)濾波器市場分析

隨著全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增多，射頻前端系統(tǒng)需求量增多，濾波器的需求量自然增多。千億級設(shè)備連接，
這是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)需求，未來全球移動通信網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備總量將達(dá)到千億規(guī)模。根據(jù)IMT-2020
5G推進組預(yù)測，到2020年全球移動終端（不含物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備）數(shù)量將超過100億，其中中國將超過20億。

射頻頻段增多，濾波器的需求量自然增多。從1G-->2G-->3G-->4G，再到5G，射頻的頻段不斷增多，
其射頻器件的應(yīng)用數(shù)量也快速增加。從射頻前端使用濾波器的數(shù)量來看，隨著頻段數(shù)量的增加，射頻濾
波器件的需求量也相應(yīng)增加。

中國移動要求的5模13頻分為8個FDD頻段和5個TDD頻段。因為FDD是頻分復(fù)用的，需要含有接收器、
發(fā)射器的雙工器，同時接收還需要一個單的濾波器，所以一個頻段需要3個濾波器，總共24只。TDD
模式5個頻段，每個頻段需要一個發(fā)射以及一個接收的濾波器，共10個。再加上手機上的wifi、GPS、
藍(lán)牙等，濾波器數(shù)量達(dá)到30-40個。

聲表面波/體聲波濾波器

聲表采用將電能轉(zhuǎn)換為表面聲波的方式，利用聲波共振效應(yīng)實現(xiàn)的濾波。該聲表面波濾波器的特點是體積非常小，
Q值相對LC高，采用半導(dǎo)體工藝適合批量生產(chǎn)。一只800MHz左右的濾波器體積大概只有一個0805電容大小。其
缺點是功率容量小，不適合小批量定制產(chǎn)品，研發(fā)周期長，研發(fā)成本高。

螺旋濾波器:

螺旋濾波器是一種半集總參數(shù)的濾波器，其采用放置在空腔內(nèi)的螺旋電感的自諧振來實現(xiàn)諧振器，通過相鄰諧振器的空間磁場實現(xiàn)耦合。

其優(yōu)點是：體積較腔體小，Q值、功率容量較LC高。其缺點是：較難實現(xiàn)寬帶，高頻部分電感不易實現(xiàn)。

螺旋濾波器通常用在500MHz以下20%相對帶寬，100W平均功率，對插損有一定要求的場合。

紋波：濾波器通帶內(nèi)S21曲線起伏的波峰與波谷之間的差值。

介質(zhì)濾波器

介質(zhì)濾波器是采用介質(zhì)填充的四分之一波長短路線或者二分之一開路線實現(xiàn)的半集總濾波器。其優(yōu)點是Q值較LC高，可以實現(xiàn)較LC
濾波器頻率高的濾波器。其缺點是寄生較近，諧振器需要定制。

交指濾波器大的特點是可以實現(xiàn)寬帶，如果采用冗余諧振桿，考慮到機加可是線性，其相對帶寬通?？梢詫掃_(dá)60%。同時在K波段時，
寬帶的梳狀濾波器機加基本無法加工并且調(diào)試螺釘無法放置，因此在該條件下通常采用交指結(jié)構(gòu)。交指結(jié)構(gòu)與梳狀相比其寄生通帶較近，
通常其寄生通帶在1.8F0左右。同體積下，交指濾波器較梳狀濾波器功率容量大。

濾波器是無線通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵性部件。

濾波器種類繁多，各種濾波器具有不同的性能特點，因此在濾波器選擇時，通常需要綜合考慮客戶的實際使用環(huán)境以及客戶性能需
求才能做出正確、有效、可靠的選擇。

在客戶對濾波器指標(biāo)概念比較模糊時，通常需要詢問客戶體積、損耗、帶外需要抑制的頻率以及抑制度、功率容量等。根據(jù)這幾個
簡單的指標(biāo)要求基本可以判斷出濾波器種類。

1 聲表面濾波器的應(yīng)用及裝配要求

聲表面濾波器（簡稱SAW）主要作用原理是利用壓電材料的壓電特性，利用輸入與輸出換能器（Transducer）將
電波的輸入信號轉(zhuǎn)化成機械能，經(jīng)過處理后，再把機械能裝換成電信號，以達(dá)到過濾不必要的信號，提升收訊品質(zhì)
的目的。聲表面濾波器具有工作頻率高、通頻帶寬、選頻特性好、體積小和質(zhì)量輕等特點，并且可采用與集成電路
相同的生產(chǎn)工藝，制造簡單，成本低。與傳統(tǒng)的LC濾波器相比，其安裝更簡單、體積更小。缺點為插損比LC諧振
電路大。

通過對聲表面濾波器的裝配方法不斷地進行改進，測試裝配后的電性能指標(biāo)，可得出如下結(jié)論：

1）傳統(tǒng)工藝方法操作簡單，濾波器工作頻率較低時，濾波器性能指標(biāo)基本滿足要求。

2）兩種改進型工藝方法，都存在接觸面間隙壓緊的隨機變量，安裝操作的好壞起到?jīng)Q定因素。濾波器工作頻率較高時，
濾波器性能指標(biāo)基本滿足要求。采用壓片螺釘拉緊形式，增加結(jié)構(gòu)位置，不易于模塊小型化。

3）優(yōu)化型工藝方法，通過再流焊將濾波器接地面底座與印制板可靠焊接，消除了接觸面間隙壓緊的隨機變量，
指標(biāo)得到優(yōu)化。濾波器性能不受人為因素影響。

針對聲表面濾波器不同的應(yīng)用環(huán)境，我們可以采用不同的裝配工藝方案，若應(yīng)用在頻率較低的情況下，可采用壓緊后
手工焊接，并在金屬殼體邊緣與印制板之間點錫加焊的方式裝配；而在應(yīng)用環(huán)境頻率較高的情況下，可采用回流焊接的
裝配工藝，將聲表面濾波器的接地底座與PCB焊接，減小電磁干擾的影響，提高產(chǎn)品的電性能指標(biāo)。

常見的10種濾波器
1、數(shù)字濾波器
　　與模擬濾波器相對應(yīng)，在離散系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用數(shù)字濾波器。它的作用是利用離散時間系統(tǒng)的特性對輸入信號
波形或頻率進行加工處理?；蛘哒f，把輸入信號變成一定的輸出信號，從而達(dá)到改變信號頻譜的目的。
　　2、低通濾波器
　　低通濾波器是指車載功放中能夠讓低頻信號通過而不讓中、高頻信號通過的電路，其作用是濾去音頻信號中
的中音和高音成分，增強低音成分以驅(qū)動揚聲器的低音單元。由
　　3、帶通濾波器
　　它的通頻帶在f1～f2之間。它使信號中f1而低于f2的頻率成分可以不受衰減地通過，而其它成分受到衰減。
　　4、帶阻濾波器
　　與帶通濾波相反，阻帶在頻率f1～f2之間。它使信號中f1而低于f2的頻率成分受到衰減，其余頻率成分的
信號幾乎不受衰減地通過。
　　5、巴特沃斯濾波器
　　從幅頻特性提出要求，而不考慮相頻特性。巴特沃斯濾波器具有大平坦幅度特性，其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為：
　　6、切貝雪夫濾波器
　　切貝雪夫濾波器也是從幅頻特性方面提出逼近要求的，其幅頻響應(yīng)表達(dá)式為：ε是決定通帶波紋大小的系數(shù)，波
紋的產(chǎn)生是由于實際濾波網(wǎng)絡(luò)中含有電抗元件。
　　7、聲表面波濾波器
　　聲表面波是指聲波在彈性體表面的傳播，這個波被稱為彈性聲表面波。聲表面波的傳播速度比電磁波的速度約
小10萬倍。聲表面波濾波器是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而
制成的一種濾波器件，廣泛應(yīng)用于電視機及錄像機中頻電路中，以取代LC中頻濾波器，使圖像、聲音的質(zhì)量大
大提高。
　　SAW聲表濾波器、聲表諧振器，是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片本材料的深度增加而
迅速減少的的彈性波。聲表面波（SAW）是傳播于壓電晶體表面的機械波，其聲速僅為電磁波速的十萬分之一，傳
播衰耗很小。
　　SAW聲表器件是在壓電基片上采用微電子工藝技術(shù)制作叉指形電聲換能器和反射器耦合器等，利用基片材料的
壓電效應(yīng)，通過輸入叉指換能器（IDT）將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號，并局限在基片表面?zhèn)鞑?，輸出IDT將聲信號恢復(fù)成
電信號，實現(xiàn)電-聲-電的變換過程，完成電信號處理過程，獲得各種用途的電子器件。
　　8、介質(zhì)濾波器
　　介質(zhì)濾波器利用介質(zhì)陶瓷材料的低損耗、高介電常數(shù)、頻率溫度系數(shù)和熱膨脹系數(shù)小、可承受高功率等特點設(shè)
計制作的，由數(shù)個長型諧振器縱向多級串聯(lián)或并聯(lián)的梯形線路構(gòu)成。
　　其特點是插入損耗小、耐功率性好、帶寬窄，特別適合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，
便攜電話、汽車電話、無線耳機、無線麥克風(fēng)、無線電臺、無繩電話以及一體化收發(fā)雙工器等的級向耦合濾波。
　　9、有源電力濾波器
　　有源電力濾波器是一種動態(tài)抑制諧波和補償無功的電力電子裝置，它能對頻率和大小都變化的諧波和無功進行
補償，可以彌補無源濾波器的缺點，獲得比無源濾波器更好的補償特性，是一種理想的補償諧波裝置。
　　早在70年代，有源電力濾波器的基本原理和主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就已被確定，但由于受當(dāng)時的技術(shù)條件限制，未能
使有源電力濾波器得以實施。進入80年代后，新型電力電子器件的出現(xiàn)、PWM控制技術(shù)的發(fā)展以及瞬時無功功率
理論的提出，地促進了有源電力濾波器技術(shù)的發(fā)展。
　　國外已開始在工業(yè)和民用設(shè)備上廣泛使用有源電力濾波器，并且單機裝置的容量逐步提高，其應(yīng)用領(lǐng)域從補償
用戶自身的諧波向改善整個電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的方向發(fā)展。
　　10、模擬濾波器
　　模擬濾波器在測試系統(tǒng)或儀器儀表中是一種常用的變換裝置。例如：帶通濾波器用作頻譜分析儀中的選頻
裝置；低通濾波器用作數(shù)字信號分析系統(tǒng)中的抗頻混濾波；高通濾波器被用于聲發(fā)射檢測儀中剔除低頻干擾噪聲；
帶阻濾波器用作電渦流測振儀中的陷波器，等等。