RF360射频后端,声音表滤波器

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RF360射频后端,声音表滤波器

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。”

在通信设备中，射频信号处理单元负责信号的发送与接收，包含射频收发器、天线、
射频前端等。其中，射频前端由一系列组件构成，包含功率放大器（PA）、滤波器
（Filters）、开关（Switch）、双工器（Diplexer/Duplexer，由 2 个滤波器组成）、
低噪声放大器（LNA） 等，分别对应不同的射频信号处理功能，本篇将就射频关键
器件滤波器进行专题分析。

一、定义及功能
射频滤波器又名“射频干扰滤波器”，是消费电子中必不可缺的重要元器件之一。射
频滤波器是由电容、电感和电阻组成的滤波电路，主要负责对通信通道中的信号频率
进行滤波。滤波器允许符合特定频率的信号通过，同时抑制其他不需要的频率信号，
可解决不同频段和通信系统之间产生的信号干扰问题，广泛应用于基站和终端设备的
射频信号处理系统中。从射频信号处理系统的布局来看，在射频发射路径中，滤波器
位于功率放大器的后侧；在射频接收路径中，滤波器位于低噪声放大器的前侧。

射频前端的信号传输路径分为发射通道和接收通道，（1）发射通道路径为“基带芯片
- 射频收发模块-开关-PA-滤波器/双工器-开关-天线-信号”；（2）接收通道路径为“
信号- 天线-开关-滤波器/双工器-LNA-开关-射频收发模块-基带芯片”。

二、关键性能指标
射频滤波器性能的优劣直接影响通讯系统的通信质量。Q 值、带宽、阻带抑制度、插入
损耗、延迟时间等是衡量滤波器性能的指标。其中，Q 值和插入损耗是选择滤波器的
常用、主要的性能指标。

三、滤波器分类

声学滤波器是目前手机应用的主流滤波器，可分为声表滤波器（SAW 滤波器）和体声
波滤波器（BAW 滤波器）。按照射频滤波器的应用场景和材料工艺两个方向进行分类：

（一）按应用场景分类
射频滤波器在无线通信终端的基站市场和手机市场应用多，因此按照应用场景分类，
滤波器可分为通信基站滤波器和手机滤波器。不同应用场景对滤波器的要求不同，因此
手机滤波器与基站滤波器的体积、制造工艺、适用宽带、成本、功率容量等特征存在明
显差异。基站滤波器更注重高稳定性、大带宽、大功率等指标，而手机滤波器对价格、
体积（手机射频滤波器尺寸为毫米级别，基站射频滤波器为厘米级别）更为敏感。

基站射频滤波器主要分为金属腔体滤波器（应用于2G-4G时代基站，应用率达95，产
业链成熟，适用于低频通信）和介质滤波器（使用5G基站建设小型化和轻量化需求，
是5G 基站的新风口），对应的制造工艺分别是金属精密加工和介质烧结；手机射频滤
波器主要为声波滤波器，包含SAW、TC-SAW、BAW、FBAR等，对应的制造工艺为半
导体制造工艺。

（二）按工艺材料分类

射频滤波器可分为声学滤波器、晶体滤波器、陶瓷滤波器，其中声学滤波器（SAW、
BAW）是目前手机应用的主流滤波器。根据技术不同，声学滤波器又可分为声表滤波
器（SAW 滤波器）和体声波滤波器（BAW 滤波器）两种。其中，SAW 滤波器产品包
括普通的SAW、具有温度补偿特性的TC-SAW 滤波器及高频 I.H.P-SAW；BAW滤波器
产品包括BAW-SMR 和FBAR。

四、SAW 滤波器

SAW 滤波器采用半导体平面工艺制作，具有良好的一致性和重复性，并可实现低成本
批量生产。一般的 SAW 滤波器由压电材料衬底和两个 IDT 交叉环能器构成。IDT 交叉
换能器是由交叉排列的金属电极组成，左侧 IDT 将电信号转成声波，右侧 IDT 将声波转
成电信号。IDT 能把电信号转换成声波主要是因为其下方压电衬底产生压电效应，其中
SAW 滤波器的压电材料一般采用滤波器常用的压电材料有钽酸锂（LiTaO3）、铌酸锂（
LiNbO3）、二氧化硅（SiO2）等。

（一）工作原理

SAW 滤波器的基本原理是在输入端通过压电效应将电信号转为声信号在介质表面上传播，
而在输出端由逆压电效应将声信号转为电信号。对于 SAW，也叫 Rayleighsurface wave，
既有纵波也有横波。固体中粒子以椭圆轨迹震动，椭圆的长轴垂直于固体表面，随着固体
深度越深，粒子运动幅度越小。

穿过基板表面的声波（在固体材料中，交替的机械形变会产生3,000 至12,000 米/ 秒速度
的声波）移动的速度慢于任一端上 IDT 的电气速度。而穿过基板的波发生的延迟在接收端
的 IDT 处相结合，产生品质因数（Q 值可达数千）的驻波，进而产生了有限冲激响应
（FIR）滤波器响应。通过调整穿过基板的行进距离和 IDT 指的尺寸，可改变冲激响应。而
这就决定了带宽、中心频率、类型和其他因素。

SAW的频率基本可以参考公式：F=V/λ，其中 V 是 SAW 的速率，大约为 3100m/s，λ是
IDT 电极间距。从公式可以看出 SAW滤波器的频率与 IDT 电极间距成反比，频率越高，IDT
电极间距越小。在 IDT 小间距下，电流密度太大会导致电子迁移和发热问题，所以 SAW滤波
器不太适合 2.5GHz 以上的频率。SAW 滤波器对温度变化也敏感，性能随温度升高而变差，
温度升高时，基片材料的刚度变小，声波速度变小。温度补偿滤波器(TC-SawFilter)就是为了
改善滤波器的温度性能，在 IDT 上增加保护涂层改善其温度特性，使其在温度升高时，刚度增
加，改善温度特性的同时也会使得滤波器成本上升。

高通技术公司今日发布骁龙X65 5G调制解调器及射频系统（以下简称“骁龙X65”）——第4代5G
调制解调器到天线的解决方案。它是支持10Gbps 5G速率和符合3GPP Release 16规范的
调制解调器及射频系统，目前正在向终端厂商出样，采用该全新系统的商用终端预计于2021年推出。

自从调制解调器及射频系统商用以来，骁龙X65堪称公司在5G解决方案上的大飞跃。该系统
旨在通过媲美光纤的无线性能支持目前市场上快的5G传输速度，并充分利用可用频谱实现的网络
灵活性、容量和覆盖。除骁龙X65之外，高通技术公司还推出骁龙X62 5G调制解调器及射频系统（以下
简称“骁龙X62”），一款针对主流移动宽带应用市场进行优化的调制解调器到天线的解决方案。

高通公司总裁兼候任执行官安蒙表示：

5G的演进为高通公司创造了大的机遇，因为移动技术将让几乎所有行业从中受益。凭借骁龙X65
5G调制解调器及射频系统，我们创造了重要里程碑——开启传输速率高达10Gbps的连接时代并支持新
5G规范。骁龙X65将在赋能全新的5G用例方面发挥至关重要的作用，不仅会重新定义智能手机，还
将为5G在移动宽带、计算、XR、工业物联网、5G企业专网和固定无线接入等领域的扩展带来全新可能性。


高通技术公司副总裁兼4G/5G业务总经理马德嘉表示：



骁龙X65融合了的无线科技创新者对于5G关键技术突破的所有期待。我们的第4代5G调制解
调器及射频系统面向5G部署而设计，带来从调制解调器到天线的重大创新，以及覆盖Sub-6GHz和毫
米波频段的广泛频谱聚合功能。这将推动5G的快速扩展，同时为用户提升网络覆盖、提高能效和性能。此
外凭借其在增程和大功率上的能力，骁龙X65和骁龙X62还在将5G扩展至固定无线接入和云连接计算领域的
过程中发挥核心作用。


旗舰级骁龙X65 5G调制解调器及射频系统的关键创新包括：

可升级架构，支持跨5G各细分市场进行增强、扩展和定制；并通过软件更新，支持即将推出的全新特性、
功能，以及3GPP Release 16新特性的快速部署。特别是随着5G扩展至计算、工业物联网和固定无线接入
等全新垂直行业，该可升级架构可以支持基于骁龙X65打造面向未来的解决方案，以支持全新特性的采用，
延长终端使用周期，并有助于降低总拥有成本。

第4代高通QTM545毫米波天线模组，旨在扩大移动毫米波的网络覆盖，提升能效。高通QTM545毫米波
天线模组搭配全新骁龙X65调制解调器及射频系统，支持比前代产品更高的发射功率，支持包括n259（41GHz）
新频段在内的所有毫米波频段，同时保持与前代产品一样紧凑的占板面积。

AI天线调谐技术，是将公司超过十年的性AI研发成果引入移动射频系统的步，为蜂窝技术
性能和能效带来重大提升。例如，与前代技术相比，通过AI实现对手部握持终端侦测准确率30%的提升。这
一提升可以带来增强的天线调谐功能，从而提高数据传输速度，改善覆盖范围，延长电池续航。

下一代功率追踪解决方案更小巧、更并且具备更——与普通功率追踪技术相比，具备性能
和成本效益。

全面的频谱聚合，覆盖包括毫米波和Sub-6GHz频段的全部主要5G频段及其组合，FDD和TDD，通过
使用碎片化的5G频谱资产，为运营商带来灵活性。

高通5G PowerSave 2.0，基于3GPP Release 16定义的全新节电技术，比如联网状态唤醒信号（
Connected-Mode Wake-Up Signal）。

高通Smart Transmit™ 2.0，是由高通技术公司许可的特系统级技术，可与骁龙X65调制解调器及射频
系统搭配使用，通过利用从调制解调器到天线的系统感知功能，在持续满足射频发射要求的同时，为毫米
波和Sub-6GHz频段带来更高的上传速率和更广的网络覆盖。