通訊元件-濾波器

通訊元件-濾波器班級(jí)：四技光電四甲學(xué)生：吳秉擇49123018

李圳玄49123019指導(dǎo)老師：鄒文正老師

大綱

一、簡介二、功能介紹三、濾波器之演進(jìn)

四、微帶線式濾波器之介紹五、SAWFilters之介紹

六、臺(tái)灣濾波器產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程七、結(jié)論八、參考文獻(xiàn)一、簡介

現(xiàn)今無線通訊技術(shù)的快速發(fā)展，已使人們的生活與無線通訊的關(guān)係密不可分，就現(xiàn)今人手一機(jī)的狀況看來，可見無線通訊的需求更是日益增加。

對(duì)於需求日漸增加的射頻電路而言，準(zhǔn)確的擷取所需訊號(hào)是重要的一環(huán)，因此濾波器的好壞變得更為重要了。一個(gè)典型的接收發(fā)射模組，如上圖所示，我們可以看出幾乎每一個(gè)子系統(tǒng)都至少包含一個(gè)濾波器。因此，如果少接了一個(gè)濾波器，可能會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的效能大打折扣，甚至無法順利接收或發(fā)射訊號(hào)。收發(fā)信號(hào)的天線濾波器二、功能介紹Ⅰ.濾波器的功能主要是將頻域中所不想要頻

帶內(nèi)的信號(hào)濾除，而只讓頻譜中所欲留下

的信號(hào)通過。Ⅱ.信號(hào)能通過濾波器的頻帶部分稱為通帶

(pass-band)，而濾波器能濾除的頻帶稱為

截止帶(stop-band)。每一種濾波器都有通帶及截止帶，即濾波器選擇讓那些頻率通過的方式，大致上可分為四大類：低通濾波器(low-passfilter)、高通濾波器(high-passfilter)、帶通濾波器(band-passfilter)

及帶拒濾波器(band-rejectfilter)。過濾型式不同之濾波器低通濾波器高通濾波器

第一型

帶通濾波器

第三型

帶通濾波器

第二型

帶通濾波器

第四型

帶通濾波器並聯(lián)式共振器組成串聯(lián)式共振器組成天線可接收任何頻率的電磁波，經(jīng)過濾波器之過濾後(依據(jù)其波長λ來產(chǎn)生共振頻率點(diǎn))，主要分為兩條路徑。濾波器通帶之產(chǎn)生

無線通訊前端電路簡意圖天線濾波器路徑一：只有共振頻率的波(即通帶的波)，經(jīng)由放大器放大至通訊系統(tǒng)中。路徑二：其餘電波(即截止帶的波)就直接流入接地面來產(chǎn)生截止帶。

頻率響應(yīng)圖

若以使用元件來區(qū)分，可分為主動(dòng)及被動(dòng)濾波器。

被動(dòng)濾波器：早期濾波器是由電阻、電容及電感等被動(dòng)元件所組成的，這類濾波器即為被動(dòng)濾波器。近年來因?yàn)檫\(yùn)算放大器等主動(dòng)元件被普遍的應(yīng)用，故主動(dòng)濾波器亦常被使用，使用主動(dòng)濾波器具有以下優(yōu)點(diǎn)：主動(dòng)濾波器：三、濾波器之演進(jìn)左圖：濾波器主要由電容、電感器所組成的。(續(xù)-優(yōu)點(diǎn))1.經(jīng)電路特殊安排，其轉(zhuǎn)移函數(shù)具有等效之電容、電感及電阻等，因此可取代其電子零件。2.主動(dòng)元件本身具有放大功能，所以主動(dòng)濾波器本身具有增益。故一般設(shè)計(jì)濾波器在判斷的截止頻率時(shí)，通常以其衰減3dB的頻率為依據(jù)。主動(dòng)濾波器的優(yōu)點(diǎn)微帶線式濾波器積體製程之濾波器四、微帶線式濾波器之介紹

隨著各種無線通訊科技的蓬勃發(fā)展，超導(dǎo)體在高頻電路應(yīng)用倍受矚目，超導(dǎo)高頻元件被應(yīng)用來改善通訊品質(zhì)，使高溫超導(dǎo)體在工業(yè)的發(fā)展上多了一個(gè)重要角色。

微帶線是最廣泛使用的平面?zhèn)鬏斁€之ㄧ，最主要的原因是微帶線可用照相蝕刻法製造，製程簡易也非常容易與的主動(dòng)或被動(dòng)微波電路連接且機(jī)體化，微帶線經(jīng)過多年來的研究發(fā)展，加上近年來，人們對(duì)新超導(dǎo)材料與超導(dǎo)薄膜製程也更加進(jìn)步和成熟，結(jié)合高溫超導(dǎo)體與微帶線濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)依然是值得研究的領(lǐng)域。123●高溫爐管是將材料密度變高，不易毀損?！馬-T量測儀器是將薄膜特性量測出來。文獻(xiàn)[1]文獻(xiàn)[2]文獻(xiàn)[1]文獻(xiàn)[3]文獻(xiàn)[4]文獻(xiàn)[5]微帶線型濾波器之演進(jìn)

平行耦合式濾波器傾斜平行耦合式濾波器連續(xù)髮夾型耦合濾波器交錯(cuò)耦合共振濾波器緊緻型共振器五、SAWFilters之介紹

表面聲波（SurfaceAcousticWave；SAW）是一種性質(zhì)相當(dāng)獨(dú)特的機(jī)械波，當(dāng)它沿著晶體表面行進(jìn)時(shí)，在垂直晶體表面的方向，能量會(huì)以指數(shù)形式衰減。產(chǎn)生表面聲波最簡單的方式，就是利用叉指換能器（IDT）來直接激發(fā)表面聲波，如圖所示?；旧希嬷笓Q能器分為輸入及輸出兩個(gè)部份，並以積體製程技術(shù)來開發(fā)。

利用叉指換能器（interdigitaltransducer,IDT）

SAW濾波器的結(jié)構(gòu)

來直接激發(fā)表面聲波(續(xù)-IDT製程原理)

叉指換能器（IDT）它們是一層厚度約2000?至3500?的鋁薄膜（鋁電極），經(jīng)由光蝕刻（photolithography）技術(shù)成型在壓電單晶材料之基板表面。當(dāng)一個(gè)訊號(hào)電壓外加到輸入換能器的正負(fù)電極上時(shí)，在每對(duì)叉指（finger）之間就會(huì)建立電場，壓電基板表面一受到電場的作用，便產(chǎn)生同步耦合之上下振動(dòng)，而激發(fā)出表面聲波。當(dāng)同極叉指間的距離等於表面聲波波長時(shí)，所激發(fā)的表面聲波效率最大，一般常用的壓電基板材料有石英（Quartz）、鉭酸鋰（LiTaO3）及鈮酸鋰（LiNbO3）等。因此這種波在晶體表面行進(jìn)時(shí)，最主要的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)⒛芰考徐侗韺印＿@種獨(dú)特的性質(zhì)，使得表面聲波元件可以很容易地運(yùn)用其所攜帶之能量。

IDT的製程原理六、臺(tái)灣濾波器產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷程

七、結(jié)論

近代濾波器方面，目前主要以SAWFilter、LTCCFilter

及石英濾波器為主。其中石英濾波器由於在SAWFilter的崛起後，已漸漸退出高階射頻被動(dòng)元件的運(yùn)用，國內(nèi)僅部分廠商採Casebycase的生產(chǎn)方式，並大多移往大陸，其產(chǎn)品運(yùn)用則用於家用無線電話及無線電。而在SAWFilter方面，由於SAWFilter應(yīng)用於高階手機(jī)（如GSM等）其後端主要採Flipchip封裝，其技術(shù)掌握於德商EPCOS，高階運(yùn)用早已被外商所佔(zhàn)據(jù)。因此，國內(nèi)廠商主要運(yùn)用仍以WLAN、藍(lán)芽等網(wǎng)通產(chǎn)品為主。另外，國內(nèi)濾波器廠商亦積極耕耘於SAWResonator，其產(chǎn)品運(yùn)用主要在於車用遙控器等，單價(jià)較SAWFilter低?！?】D.M.Pozar,“MicrowaveEnginnering,”2nded.,NewYork：JohnWiley,1998.【2】E.G.Cristal,andS.Frankel,“Hairpin-lineandhybridhairpin-line/half-waveparallel-coupled-linefilters,”IEEETrans.【3】M.Sagawa,K.Takahashi,andMakimoto,M,“Miniaturizedhairpinresonatorfilterandtheirapplicationtoreceiverfront-endMIC’s,”IEEETrans.【4】J.S.Hong,andM.J.Lancaster,“Couplingsofmicrostripsquareopen-loopre-sonatorsforcross-coupledplanarmicrowavefilters,”IEEETrans.【5】J.T.Kuo,andM.J.Maa,“Planarmicrostripfilterwithtransmissionzerosatrealfrequenciesusingcompactminiaturizedhairpinandsquareopen-loopresonators

,”inProc.【6】/Course/CommExp/CE