Taiyo-saw&duplexer;-基础介绍 - CSDN文库

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SAW, FBAR的历史

早在1855年，瑞利（Lord Rayleigh）就从数学的角度

发现了弹性表面波(SAW ：Surface Acoustic Wave)的存在。

1965年，怀特（White）和沃尔特默（Voltmer）联合发明了叉

指式换能器(IDT ：Inter Digital Transducer)，从而取得了表

面波在滤波器应用技术上的关键性突破。首先在TV的IF波

段上将LC滤波器更换为SAW滤波器，此外，在雷达信号

处理方面，开始使用SAW设备。在发明了IDT之后的短短

12年后，威廉姆森（Williamson）于1977年发表了45种SAW

设备的开发产品实际应用清单 (Proc.1977 IEEE Ultrasonic

Symposium pp.460-468) 其中，不但阐述了其优越的特性，

同时也介绍了已被广泛应用的TV用IF滤波器、CATV滤波器、

雷达用脉冲压缩机等10多种设备

。

之后，SAW设

备的应用范围不断扩大，作为一种通讯

工具在无绳电话及pager上得到应用，现在的手机等通讯系

统大多也都采用了该设备。此外，在影像系统的卫星转播

调谐器上也采用了该设备，同时，面向数字地面电视的其

他移动通讯介质，随着数字播放及卫星数字广播、社会基

础设施的不断变迁，在使用范围逐渐扩大的同时，SAW设

备也得到了更广泛的应用。GPS用滤波器在汽车导航装置、

远程信息处理及手机上也得到应用，同时，随着在无线遥

控门锁及轮胎气压监控系统等车载用途等方面、以及通信

功能的各种应用程序方面的应用不断深入，相信不久的将

来势必会在更多类型的设备上得到应用。

薄膜体声波谐振器(FBAR ：Film Bulk Acoustic Resonator)

发表于1980年，而真正开始应用则是在1999年Ruby等人发

表了PCS Duplexer之后。

SAW设备的原理

如果将小石子扔进水池，溅起的水波就会传播到周围

水面呢！如果敲击桌面，

也会感觉到桌面的振动传到了敲

击部位的周围。在自由表面的弹性介质上，局部表面都有

一种传播波存在。这种传播波就是弹性表面波。而在地震时，

在最初从地下传来的P波、S波之后，沿着地表传播振动的

波就会随之而来。这种波就相当于弹性表面波。

弹性表面波设备使用沿着压电材料表面传播的弹性表

面波。之所以要使用压电材料，是因为需要将电信号转换

为弹性表面波。如果从外部施加电场，压电材料则会发生

形变。因此，在压电线路板表面形成一种被称为叉指式换

能器的梳齿状电极（以下称IDT ：InterDigital Transducer），

这时如果向它发出信号就可以产生一种波。在压电线路板

表面形成的波的速度、声速基本都是由线路板及波的种类

所决定，通过更改这种梳齿的间距，可以改变激励波的频

率。同时，在SAW到达IDT后，若该SAW与IDT的间距相符，

那么就会在IDT的电极间产生电信号。

波的种类

这种用于SAW设备的波也有几个种类，根据其不同的

特性而得到有效且相应的应用。SAW设备上一般使用由水

晶或LiNbO

3

、LiTaO

3

等结晶形成的晶圆作为压电材料，即

使是同样的结晶，但根据其所形成的晶圆切割角度、传播

方向的不同，波的传播特性也会发生变化。所谓传播特性

是指传播速度、机电耦合系数、TCD（延迟时间温度系数）

等。

传播速度将会决定形成梳齿状电极时、达到设备所需

频率而需要的间距范围。而机电耦合系数则关系到形成电

极时滤波器等所能获得的通频带宽度。TCD关系到使用温

度环境下滤波器等的频率变化范围。线路板及其切割角度、

传播方向的选择应根据设备所需的频率特性来决定。

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SAW/FBAR 设备的工作原理及使用范例

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Section 2

SAW/FBAR 设备的工作原理及使用范例

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