1373
大家好，这里是【射频学堂】。
目前常见的声波滤波器主要有声表面波SAW滤波器和声体波BAW滤波器。这两种滤波器也是目前在国内比较火的滤波器。
对于声表面波SAW滤波器，由于频率和Q0的限制，其性能和应用场景较于体声波BAW滤波器的应用较为受限。但是村田在声表面波SAW滤波器的基础上进一步研发，做出了一款叫做IHP SAW滤波器。
我们一起看看这款IHP SAW究竟怎么样？
首先我们来看一下为什么叫做IHP SAW？ 根据 村田网站上的介绍，IHP 就是 Incredible High Performance 的首字母缩写，不可思议的高性能声表面波滤波器。足见这款滤波器在声表面波SAW中的地位——Incredible High Performance。根据村田的介绍，这款 IHP SAW 滤波器在性能上甚至超过了 BAW，实现了真正的Incredible High Performance。
射频滤波器用于通信终端的发射器和接收器电路或收发器电路中。它们是允许所需频带信号通过并阻止其他不需要的信号通过的设备。它们由多个谐振器组成：通常，所需的滤波器带宽是由梯形电路定制的，梯形电路由梯形连接的谐振器组成（图 1）。通信终端可用的频带包括具有各种频率和通带带宽的频带。终端中的电路和谐振器的设计经过优化，以符合每个分配频段的标准。
RF 滤波器中重要的是过渡带的陡度，它是连接滤波器带通特性中通带和阻带的曲线。通带和阻带之间的带宽或其过渡带宽（如图1中红色箭头所示）较窄的RF滤波器难以设计；具有更陡峭过渡带的滤波器特性是必要的。为了增加过渡带的陡度，组成滤波器的谐振器的电路设计当然很重要；但谐振器本身的特性（品质因数，或Q 因数）也非常重要。为了满足这些高难度频段对滤波器设计的需求，各种制造商一直在努力提高谐振器的 Q 因子。
基于单晶压电 LiTaO3 衬底的 SAW 器件已广泛应用于射频滤波器。滤波器具有安装在压电基板表面上的叉指换能器或 IDT，它们是梳状电极。由 IDT 激发的表面声波的共振特性决定了 RF 滤波器的特征频带。
那么村田开发的这款 IHP SAW 究竟怎么样呢？
根据村田网站的介绍，IHP SAW 滤波器是表面声波器件，其特点是 (1) 高 Q 因数，(2) 低频率温度系数，或TCF，以及 (3) 高散热。
Q0 究竟多高？
IHP SAW 滤波器可以实现高 Q 因子特性。滤波器采用使表面声波的能量集中在基片表面的结构，使声波在基片上无损传播。谐振器原型的 Q 特性峰值或 Qmax 在 1.9 GHz 频段超过 3,000，与传统 SAW 滤波器相比，这是一个实质性的改进，其中 Qmax 通常约为 1,000。据有关资料说，一般BAW谐振器的Q0在2000左右，对于这个常规值，IHP SAW确实实现了超越。
上图显示了射频滤波器的 IHP SAW 应用实例。目标波段是B25，该波段被认为是最难对付的波段。在实际测量中得到了满意的特性：插入损耗的典型值为Tx：1.5 dB和Rx：2.1 dB，隔离的典型值为Tx Iso：57 dB和Rx Iso：59 dB。结果表明这种新过滤器适用于高难度频段 25。
TCF到底能做到多低？
IHP SAW 滤波器可以改善频率-温度特性。滤波器通过同时控制基板的线性膨胀系数和声速来实现令人满意的温度特性。图 4 显示了温度从 -35°C 变为 +85°C 时的滤波器特性。传统 SAW 滤波器在 TCF 中表现出大约 -40 ppm/°C 的非常大的偏移，而 IHP SAW 滤波器可以表现出±8 ppm/°C 或更低的改进偏移。通过适当设计基板的结构，TCF 约 30 ppm/°C 的改进可以进一步提高到 0 ppm/°C。对于这个接近0 ppm/c 的温漂值，确实很不错了。
IHP SAW 滤波器的 TCF 优于 BAW 滤波器。常见 BAW 滤波器的 TCF 范围为 -20 至 30 ppm/°C。因此，就 TCF 而言，IHP SAW 滤波器比 BAW 滤波器实现了更好的温度特性。IHP SAW 滤波器的低 TCF 特性将成为设计滤波器的巨大优势，因为最近对更好的温度特性有更严格的需求。
高散热
IHP SAW 滤波器表现出令人满意的散热性能。当有大功率电信号输入时，IDT 会产生热量。输入更强烈的信号会产生更多热量，这可能会导致设备故障，包括电极击穿。IHP SAW 滤波器可以有效地将电极产生的热量散发到基板上，这有助于将启动时的温度升高降低到传统 SAW 滤波器的一半以下。低 TCF 和高散热的综合效应使滤波器在高工作温度下的响应稳定。
IHP SAW的应用频率怎么样呢？
IHP SAW 滤波器可以在从较低频率（800 MHz 频带）到较高频率（2500 MHz 频带）的宽频谱范围内表现出令人满意的特性。在最近的发展中，在 3.5 GHz 频带内的频率特性获得了令人满意的结果，这被认为是传统 SAW 滤波器难以实现的（图 5 中的 3.5 GHz 峰值）。移动终端向更高速的通信工具演进是未来的必然路径。IHP SAW 滤波器是可以适应下一代通信终端带来的挑战的产品。
IHP SAW 滤波器的特征之一是部分带宽调整的自由度。IHP SAW 滤波器允许滤波器工程师选择他们喜欢的任何分数带宽。一个频带可以具有从窄带到宽带的各种带宽。IHP SAW 滤波器允许滤波器工程师选择所需的频带，从而帮助他们设计针对各种频带进行优化的滤波器。
此外，IHP SAW 滤波器可以适应滤波器小型化的要求。与传统的 SAW 滤波器相比，上述三个特征将有助于器件的显着小型化。随着移动终端小型化的进展，预计未来对滤波器小型化的需求将得到加强。在这种环境下，IHP SAW 滤波器是可以提供尺寸优势的理想产品。
参考文献：
https://corporate.murata.com/en-us/more_murata/techmag/metamorphosis20/productsmarket/ihp-saw.
图示来源：https://corporate.murata.com/
