B39751B8321P810滤波器信号调节器

一、声学滤波器市场分析

随着全球联网设备增多，射频前端系统需求量增多，滤波器的需求量自然增多。千亿级设备连接，
这是物联网应用的网络需求，未来全球移动通信网络连接的设备总量将达到千亿规模。根据IMT-2020
5G推进组预测，到2020年全球移动终端（不含物联网设备）数量将超过100亿，其中中国将超过20亿。

射频频段增多，滤波器的需求量自然增多。从1G-->2G-->3G-->4G，再到5G，射频的频段不断增多，
其射频器件的应用数量也快速增加。从射频前端使用滤波器的数量来看，随着频段数量的增加，射频滤
波器件的需求量也相应增加。

中国移动要求的5模13频分为8个FDD频段和5个TDD频段。因为FDD是频分复用的，需要含有接收器、
发射器的双工器，同时接收还需要一个单的滤波器，所以一个频段需要3个滤波器，总共24只。TDD
模式5个频段，每个频段需要一个发射以及一个接收的滤波器，共10个。再加上手机上的wifi、GPS、
蓝牙等，滤波器数量达到30-40个。

声表面波/体声波滤波器

声表采用将电能转换为表面声波的方式，利用声波共振效应实现的滤波。该声表面波滤波器的特点是体积非常小，
Q值相对LC高，采用半导体工艺适合批量生产。一只800MHz左右的滤波器体积大概只有一个0805电容大小。其
缺点是功率容量小，不适合小批量定制产品，研发周期长，研发成本高。

螺旋滤波器:

螺旋滤波器是一种半集总参数的滤波器，其采用放置在空腔内的螺旋电感的自谐振来实现谐振器，通过相邻谐振器的空间磁场实现耦合。

其优点是：体积较腔体小，Q值、功率容量较LC高。其缺点是：较难实现宽带，高频部分电感不易实现。

螺旋滤波器通常用在500MHz以下20%相对带宽，100W平均功率，对插损有一定要求的场合。

纹波：滤波器通带内S21曲线起伏的波峰与波谷之间的差值。

介质滤波器

介质滤波器是采用介质填充的四分之一波长短路线或者二分之一开路线实现的半集总滤波器。其优点是Q值较LC高，可以实现较LC
滤波器频率高的滤波器。其缺点是寄生较近，谐振器需要定制。

交指滤波器大的特点是可以实现宽带，如果采用冗余谐振杆，考虑到机加可是线性，其相对带宽通常可以宽达60%。同时在K波段时，
宽带的梳状滤波器机加基本无法加工并且调试螺钉无法放置，因此在该条件下通常采用交指结构。交指结构与梳状相比其寄生通带较近，
通常其寄生通带在1.8F0左右。同体积下，交指滤波器较梳状滤波器功率容量大。

滤波器是无线通讯系统的关键性部件。

滤波器种类繁多，各种滤波器具有不同的性能特点，因此在滤波器选择时，通常需要综合考虑客户的实际使用环境以及客户性能需
求才能做出正确、有效、可靠的选择。

在客户对滤波器指标概念比较模糊时，通常需要询问客户体积、损耗、带外需要抑制的频率以及抑制度、功率容量等。根据这几个
简单的指标要求基本可以判断出滤波器种类。

高通RF360 SAW（表面波）滤波器和谐振器均为AEC-Q200，满足苛刻条件要求，以及冲击和振动。
密封在陶瓷包装中，可承受-40℃的温度°C至+125°C、 高通RF360 SAW滤波器和谐振器提供了射频信号
在规定频率下的滤波功能。理想的应用包括的计量基础设施（AMI）系统、基于无线电的系统、访问
控制、火灾和入侵报警系统、汽车、压力监测和远程无钥匙进入。

采用声表面波滤波器，可以抑制干扰，提高接收机的灵敏度和可靠性。在传输系统中，SAW滤波器提
供抑制不必要的排放，并帮助实现国际标准，如FCC或ETSI。 高通RF360射频SAW滤波器提供了广泛的设
备，包括子GHz ISM、2.4GHz、蜂窝、远程通信和物联网离散滤波器、双工器和模块。

全球声学滤波器技术发展趋势

一、TC-SAW

对于声表面波器件来说，对温度非常敏感。在较高温度下，衬底材料的硬度易于下降，声波速度也因此下降。
由于保护频带越来越窄，并且消费设备的工作温度范围较大（通常为-20℃至85℃），因此这种局限性的
影响越来越严重。

一种替代方法是使用温度补偿（TC-SAW）滤波器，它是在IDT的结构上另涂覆一层在温度升高时刚度会加强
的涂层。温度未补偿SAW器件的频率温度系数（TCF）通常约为-45ppm/℃，而TC-SAW滤波器则降至-15到
-25ppm/℃。但由于温度补偿工艺需要加倍的掩模层，所以，TC-SAW滤波器更复杂、制造成本也相对更高。

目前TC-SAW技术越来越成熟，国外大厂基本都有推出相应产品，在手机射频前端取得不少应用，而国内的工
艺仍需要摸索。

二、高频SAW

普通SAW基本上是2GHz以下，村田开发出克服以往声表面波弱点的 I.H.P.SAW（Incredible High Performance
-SAW）。村田意将SAW技术发挥到（4GHz以下），目前量产的频率可达3.5GHz。

I.H.P.SAW可以实现与BAW相同或BAW的特性，并兼具了BAW的温度特性、高散热性的优点，具体如下：

1） 高Q值：在1.9GHz频带上的谐振器试制结果显示，其Q值特性的峰值超过了3000，比以往Qmax为1000左右的
SAW得到了大幅度的改善。

（2）低TCF：它通过同时控制线膨胀系数和声速来实现良好的温度特性。以往SAW的TCF转换量非常大（约为-40
ppm/℃），而 I.H.P.SAW可将其改善至±8ppm/℃以下。

（3）高散热性：向RF滤波器输入大功率信号后IDT会产生热量，输入更大功率则可能因IDT发热而破坏电极，从而
导致故障。 I.H.P.SAW可将电极产生的热量地从基板一侧散发出去，可将通电时的温度上升幅度降至以往SAW
的一半以下。低TCF和高散热性两种效果，使其在高温下也能稳定工作。

Qualcomm与RF360率先发布支持体声波和表面声波滤波射频前端
2018年2月27日，巴塞罗那——Qualcomm Incorporated（NASDAQ: QCOM）
子公司Qualcomm Technologies, Inc.和Qualcomm与TDK的合资企业RF360控股
新加坡有限公司（“RF360控股公司”）率先发布一款包含新体声波（BAW）和
表面声波（SAW）滤波技术的六工器射频解决方案，支持佳的性能、尺寸和成本
，以应对日益复杂的频率、频段组合。全新的六工器解决方案完善了我们的滤波器、
双工器和多工器产品线，可应对运营商部署的各种载波聚合配置，在其扩展千兆级
LTE覆盖、提升速度与网络容量时增强用户体验。通过在Qualcomm Technologies
功率放大器模组中简化对载波聚合的支持，全新的解决方案可帮助OEM厂商改善产
品设计尺寸、提高产品设计成本效率，帮助厂商加速产品的全球上市时间，让OEM
厂商从中受益。对消费者而言，六工器解决方案的低插入损耗可支持长电池续航和
出色的数据传输速率。

随着智能手机达到千兆级LTE速率，手机中蜂窝频段的数量也在迅速增加以提供支持。
为了在广泛的频率频段上支持载波聚合、同时管理干扰问题并提供的无线电性能，
的滤波技术是必需的。全新的六工器解决方案可集成在包括双工器模组在内的功
率放大器模组（PAMiD）中，并为下一代PAMiD模组提供关键的声学构建模块。基
于BAW和SAW的六工器是前代四工器的升级，通过在千兆级LTE和未来的5G多模终
端中支持面向载波聚合的、竞争力的射频性能，它们将成为设计具备轻薄外形的
单天线终端的关键。

Qualcomm副总裁兼射频前端业务总经理Christian Block表示：“随着人们对数
据速率和网络容量永无止境的需求，以及载波聚合复杂性的不断攀升，OEM厂商和运
营商在满足消费者对于联网用户体验的期望上面临着挑战。Qualcomm Technol
ogies和RF360控股的六工器解决方案集成了我们新的BAW/SAW滤波技术，旨在激
发设计灵活性的同时提供佳的性能。”

常见的10种滤波器
1、数字滤波器
　　与模拟滤波器相对应，在离散系统中广泛应用数字滤波器。它的作用是利用离散时间系统的特性对输入信号
波形或频率进行加工处理。或者说，把输入信号变成一定的输出信号，从而达到改变信号频谱的目的。
　　2、低通滤波器
　　低通滤波器是指车载功放中能够让低频信号通过而不让中、高频信号通过的电路，其作用是滤去音频信号中
的中音和高音成分，增强低音成分以驱动扬声器的低音单元。由
　　3、带通滤波器
　　它的通频带在f1～f2之间。它使信号中f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。
　　4、带阻滤波器
　　与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的
信号几乎不受衰减地通过。
　　5、巴特沃斯滤波器
　　从幅频特性提出要求，而不考虑相频特性。巴特沃斯滤波器具有大平坦幅度特性，其幅频响应表达式为：
　　6、切贝雪夫滤波器
　　切贝雪夫滤波器也是从幅频特性方面提出逼近要求的，其幅频响应表达式为：ε是决定通带波纹大小的系数，波
纹的产生是由于实际滤波网络中含有电抗元件。
　　7、声表面波滤波器
　　声表面波是指声波在弹性体表面的传播，这个波被称为弹性声表面波。声表面波的传播速度比电磁波的速度约
小10万倍。声表面波滤波器是采用石英晶体、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
制成的一种滤波器件，广泛应用于电视机及录像机中频电路中，以取代LC中频滤波器，使图像、声音的质量大
大提高。
　　SAW声表滤波器、声表谐振器，是在压电基片材料表面产生并传播、且其振幅随深入基片本材料的深度增加而
迅速减少的的弹性波。声表面波（SAW）是传播于压电晶体表面的机械波，其声速仅为电磁波速的十万分之一，传
播衰耗很小。
　　SAW声表器件是在压电基片上采用微电子工艺技术制作叉指形电声换能器和反射器耦合器等，利用基片材料的
压电效应，通过输入叉指换能器（IDT）将电信号转换成声信号，并局限在基片表面传播，输出IDT将声信号恢复成
电信号，实现电-声-电的变换过程，完成电信号处理过程，获得各种用途的电子器件。
　　8、介质滤波器
　　介质滤波器利用介质陶瓷材料的低损耗、高介电常数、频率温度系数和热膨胀系数小、可承受高功率等特点设
计制作的，由数个长型谐振器纵向多级串联或并联的梯形线路构成。
　　其特点是插入损耗小、耐功率性好、带宽窄，特别适合CT1，CT2，900MHz，1.8GHz，2.4GHz，5.8GHz，
便携电话、汽车电话、无线耳机、无线麦克风、无线电台、无绳电话以及一体化收发双工器等的级向耦合滤波。
　　9、有源电力滤波器
　　有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对频率和大小都变化的谐波和无功进行
补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性，是一种理想的补偿谐波装置。
　　早在70年代，有源电力滤波器的基本原理和主电路拓扑结构就已被确定，但由于受当时的技术条件限制，未能
使有源电力滤波器得以实施。进入80年代后，新型电力电子器件的出现、PWM控制技术的发展以及瞬时无功功率
理论的提出，地促进了有源电力滤波器技术的发展。
　　国外已开始在工业和民用设备上广泛使用有源电力滤波器，并且单机装置的容量逐步提高，其应用领域从补偿
用户自身的谐波向改善整个电力系统供电质量的方向发展。
　　10、模拟滤波器
　　模拟滤波器在测试系统或仪器仪表中是一种常用的变换装置。例如：带通滤波器用作频谱分析仪中的选频
装置；低通滤波器用作数字信号分析系统中的抗频混滤波；高通滤波器被用于声发射检测仪中剔除低频干扰噪声；
带阻滤波器用作电涡流测振仪中的陷波器，等等。

Qualcomm 5G新空口调制解调器系列已被全球多家终端厂商采用
2018 年 2 月 8 日，Qualcomm 宣布，Qualcomm 5G 新空口（NR）调制解调器系列已被全球多家移动
终端厂商采用，以支持符合标准的 5G 新空口移动终端产品自 2019 年开始发布。与 Qualcomm 合作的移动
终端厂商包括华硕、富士通公司、富士通连接技术有限公司（Fujitsu Connected Technologies Limited）、
HMD Global（诺基亚手机生产公司）、HTC、Inseego/Novatel Wireless、LG、NetComm Wireless、
NETGEAR、OPPO、夏普、Sierra Wireless、索尼移动、Telit、vivo、闻泰科技、启碁科技（WNC）、小
米和中兴通讯。这些移动终端厂商正努力基于商用发布的 5G 调制解调器解决方案——骁龙 X50 5G 新
空口调制解调器系列，自 2019 年开始实现支持 6 GHz 以下和毫米波（mmWave）频谱频段的 5G 移动终
端的商用。

Qualcomm 副总裁兼移动业务总经理 Alex Katouzian 表示：

Qualcomm 坚定地致力于帮助我们的客户向消费者提供下一代 5G 移动体验，实现这一体验需要 5G 新空口
网络、移动终端和骁龙 X50 5G 调制解调器支持的增强型移动宽带 5G 新空口连接。我们与全球移动终端
厂商的合作以及我们在 3G 和 4G LTE 领域所做的工作，证明和展示了 Qualcomm 正利用我们深厚的技术专
长和技术性，支持 5G 新空口的成功推出，在移动生态系统中驱动创新。


通过其 5G 移动芯片组产品，以及旨在于 2019 年提供商用 5G 新空口移动终端而与 5G 生态系统展开的协作，
Qualcomm 将继续移动行业发展。5G 的到来将使移动技术扩展至全新的频谱频段和所有频谱类型，从而
支持增强型移动宽带，并为几乎所有智能手机用户提升整体平均下载速度。


5G 新空口技术将支持每秒数千兆比特的数据速率，并具有比当前网络显著降低的延迟，以及其他功能。这些技
术对满足新兴消费者移动宽带体验（如虚拟现实、增强现实和光纤般速度实现云连接）日益增长的连接需求，以
及支持高可靠、低延迟的全新服务至关重要。此外，对于始终连接的 PC，显著降低延迟将支持需要实时互动的应
用实现与云端即时连接，如交互游戏、实时语音翻译、实时文字翻译和实时协同编辑。


5G 用例包括智能手机增强型移动宽带；始终连接的PC；面向虚拟现实、增强现实与扩展现实的头显设备；以及
移动宽带。所有这些都需要持续且始终一致的云连接。以下将详细介绍每个领域：



5G智能手机：有了 5G，消费者将几乎永远不再需要登陆公共 Wi-Fi。他们还将享受比现在更快的网页浏览、更
快的下载、质量更佳的视频通话、在线观看清（UHD）与 360 度视频，以及即时云访问。



始终连接的 PC：随着 5G 网络的到来，“始终连接”的 PC 将能够利用速、低延迟的连接，支持全新水平的
云服务，的视频会议，交互游戏，以及随处工作的灵活性所带来的更强生产力。



头显设备：5G 增强型移动宽带将以更低成本并在低延迟（低至 1 毫秒）下，通过增加的容量进一步提升 VR、
AR 和 XR 体验。