Nguồn:http://www.edn.com/5G/4413442/SAW–BAW-and-the-future-of-wireless
(Goole nó dịch nên hơi ngu ngu tý)
Sự can thiệp của RF luôn là một chất ức chế truyền thông, đòi hỏi các nhà thiết kế phải thực hiện những kỳ công lớn để giữ nó trong tầm kiểm soát. Các thiết bị không dây ngày nay không những phải từ chối các tín hiệu từ các dịch vụ khác mà còn từ bản thân họ, vì số lượng các băng tần đóng gói bên trong mỗi thiết bị tăng lên.
Một điện thoại thông minh cao cấp phải lọc các đường truyền và nhận cho các phương thức truy cập không dây 2G, 3G và 4G trong 15 băng tần, cũng như Wi-Fi, Bluetooth và đường đi nhận các máy thu GPS. Tín hiệu trong đường tiếp nhận phải được cô lập với nhau. Họ cũng phải từ chối các tín hiệu không liên quan khác mà nguyên nhân của nó quá đa dạng để liệt kê. Để làm như vậy, điện thoại thông minh đa băng tần sẽ yêu cầu tám hoặc chín bộ lọc và tám bộ ghép kênh. Nếu không có công nghệ lọc âm thanh, nó sẽ là không thể.
SAW: trưởng thành nhưng vẫn phát triển
Bộ lọc sóng âm (SAW) bề mặt được sử dụng rộng rãi trong các đầu phía trước máy thu 2G và trong bộ ghép kênh và nhận các bộ lọc. Bộ lọc SAW kết hợp tổn thất chèn thấp với sự loại bỏ tốt, có thể đạt được băng thông rộng và là một phần nhỏ của kích thước của khoang truyền thống và thậm chí các bộ lọc bằng gốm. Bởi vì bộ lọc SAW được chế tạo trên tấm wafer, chúng có thể được tạo ra với khối lượng lớn với chi phí thấp. Công nghệ SAW cũng cho phép các bộ lọc và duplexer cho các dải khác nhau được tích hợp trên một chip đơn lẻ với ít hoặc không có các bước chế tạo bổ sung.
Hiệu ứng áp áp tồn tại trong các tinh thể có tính đối xứng nhất định là ‘động cơ’ cũng như ‘máy phát điện’ trong các bộ lọc âm. Khi áp dụng một điện áp cho tinh thể như vậy, nó sẽ biến dạng cơ học, chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ. Điều ngược lại xảy ra khi một tinh thể được nén hoặc mở rộng bằng máy. Lệ phí hình thành trên mặt đối diện của cấu trúc tinh thể, làm cho dòng điện chảy vào các đầu cuối và / hoặc điện áp giữa các đầu cuối. Sự chuyển đổi giữa các lĩnh vực điện và cơ xảy ra với tổn thất năng lượng rất thấp, đạt được hiệu suất vượt trội 99.99% ở cả hai hướng.
Trong vật liệu rắn, việc thay đổi cơ học biến dạng tạo ra các sóng âm đi qua vận tốc từ 3.000 đến 12.000 m / s. Trong các bộ lọc âm, sóng được giới hạn để tạo sóng đứng với các yếu tố chất lượng cực kỳ cao là vài nghìn. Những cộng hưởng Q cao này là cơ sở của tính chọn lọc tần số và tổn thất thấp mà các bộ lọc âm thanh đạt được.
Trong một bộ lọc SAW cơ bản (xem hình 1), một tín hiệu đầu vào điện được chuyển đổi thành một sóng âm bằng các bộ chuyển đổi liên kết kim loại interleaved được tạo ra trên một bề mặt áp điện, như thạch anh, lantium tantalite (LiTaO3) hoặc lithium niobate (LiNbO3) . Vận tốc chậm của nó làm cho nó có thể để phù hợp với nhiều bước sóng qua IDTs trong một thiết bị rất nhỏ.
Hình 1: Bộ lọc cơ bản SAW
Bộ lọc SAW, tuy nhiên, có những hạn chế. Trên khoảng 1 GHz, độ chọn lọc của chúng giảm và khoảng 2,5 GHz thì việc sử dụng chúng chỉ giới hạn cho các ứng dụng có yêu cầu về hiệu năng khiêm tốn. Các thiết bị SAW cũng rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ: độ cứng của chất nền có xu hướng giảm ở nhiệt độ cao hơn và vận tốc âm thanh giảm đi.
Cách tiếp cận khác là sử dụng các bộ lọc bù đắp nhiệt độ (TC-SAW), bao gồm việc phủ lớp phủ IDT với các lớp tăng độ cứng ở nhiệt độ cao hơn. Mặc dù thiết bị SAW không được kiểm tra thường có hệ số nhiệt độ của tần số (TCF) khoảng -45 ppm / oC, các bộ lọc TC-SAW sẽ giảm mức này xuống -15 đến -25 ppm / oC. Tuy nhiên, do quá trình tăng gấp đôi số lượng lớp mặt nạ yêu cầu, các bộ lọc TC-SAW phức tạp hơn và do đó đắt tiền hơn để sản xuất, nhưng vẫn rẻ hơn các bộ lọc sóng âm khối lớn (BAW).
BAW hiệu suất cao
Mặc dù các bộ lọc SAW và TC-SAW phù hợp với khoảng 1,5GHz, các bộ lọc BAW mang lại những ưu điểm về hiệu suất hấp dẫn trên tần số này (xem Hình 2). Kích thước bộ lọc BAW cũng giảm với tần số cao hơn, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng 3G và 4G đòi hỏi nhiều nhất. Ngoài ra, thiết kế BAW còn ít nhạy cảm với biến đổi nhiệt độ ngay cả ở băng thông rộng, đồng thời mang lại sự mất mát rất thấp và vách bộ lọc rất dốc.
tạo ra bằng cách xếp các lớp mỏng của độ cứng xen kẽ và mật độ. Kết quả của cách tiếp cận này được gọi là BAW hoặc BAW-SMR (xem hình 4). Một phương pháp tiếp cận khác, được gọi là bộ cộng hưởng âm thanh số lượng lớn (FBAR), etches một khoang bên dưới khu vực hoạt động, tạo ra màng treo lơ lửng.
