《SAW濾波器的設(shè)計(jì)》課件

1、SAW濾波器的設(shè)計(jì)PPT課件SAW濾波器的設(shè)計(jì)PPT課件SAW器件SAW濾波器SAW諧振器SAW延遲線SAW色散延遲線SAW抽頭延遲線SAW振蕩器SAW卷積器SAW標(biāo)簽（RF ID）SAW傳感器SAW器件SAW濾波器SAW濾波器一）IF濾波器1）橫向?yàn)V波器2）單相單向換能器濾波器SPUDT2）諧振單相單向換能器濾波器RSPUDT3）扇形濾波器SLANTED/SPUDT4）橫向耦合諧振濾波器(TCRF)二）RF濾波器1）雙模濾波器(DMS/CRF/LCRF)2）梯形濾波器(Ladder Type)3）混合濾波器(Hybrid)SAW濾波器一）IF濾波器SAW濾波器的功能抑制干擾信號，其濾波作用S

2、AW濾波器的功能抑制干擾信號，其濾波作用SAW濾波器的特點(diǎn)1）SAW濾波器具有體積小，重量輕，可靠性高等特點(diǎn)，SAW濾波器是利用叉指換能器在壓電材料上激發(fā)和檢測SAW來實(shí)現(xiàn)濾波功能的，SAW速度比電磁波的慢5個(gè)數(shù)量級，一般只有幾Km/s，所以SAW濾波器的體積很小。外殼：DIP3825，DIP3512，DIP2712，DIP2212，F(xiàn)11，TO39 SMD2409，SMD13.3*6.5 ，SMD9*7，SMD7*5，SMD5*5，SMD3.8*3.8，SMD3.0*3.0 CSP2520，CSP2016，CSP1411，CSP1109，CSP08062）電性能優(yōu)越, a）損耗低，可小于1d

3、B b）帶外抑制高，可達(dá)60dB c）矩形度好，矩形系數(shù)可小于1.03 d）通帶波動(dòng)小 e）群時(shí)延波動(dòng)小 f）相位波動(dòng)小3）采用半導(dǎo)體平面工藝制作，便于批量生產(chǎn),因而成本低SAW濾波器的特點(diǎn)1）SAW濾波器具有體積小，重量輕，可靠性SAW橫向?yàn)V波器特點(diǎn)1)設(shè)計(jì)靈活,幅頻特性和相頻特性可以獨(dú)立設(shè)計(jì),理論上可于合成任意頻響濾波器2)矩形度高,通帶波動(dòng)小,帶外抑制高,群時(shí)延波動(dòng)小,相位波動(dòng)小3)由于換能器的雙向損耗，損耗較大，一般在15dB35db4)一般用于IF濾波SAW橫向?yàn)V波器特點(diǎn)1)設(shè)計(jì)靈活,幅頻特性和相頻特性可以獨(dú)立SAW橫向?yàn)V波器設(shè)計(jì)流程1)根據(jù)指標(biāo)要求選擇基片材料、芯片長度、外殼大小2

4、)將濾波器的頻響移到基帶或低中頻3)確定一個(gè)換能器長度,用優(yōu)化算法尋找其加權(quán)系數(shù),頻響的通帶和阻帶最好是等波動(dòng)的4)確定另一個(gè)換能器長度,用優(yōu)化算法尋找其加權(quán)系數(shù),算法最好是最小二乘法5 )將兩換能器的加權(quán)系數(shù)序列分別與sin(x)/x函數(shù)進(jìn)行卷積，然后抽樣，得到兩換能器的加權(quán)系數(shù)6 )若換能器采用變跡加權(quán)，則將換能器傾斜90%以上后，然后乘以孔徑；若換能器采用抽指加權(quán)，則先進(jìn)行抽指加權(quán)，然后乘以孔徑7)計(jì)算濾波器的頻響8 )采用逆付立葉變換，對濾波器頻響進(jìn)行補(bǔ)償9)生成版圖SAW橫向?yàn)V波器設(shè)計(jì)流程1)根據(jù)指標(biāo)要求選擇基片材料、芯片長換能器加權(quán)系數(shù)的設(shè)計(jì)1)設(shè)濾波器長度為L,兩換能器可以一樣長

5、,每個(gè)濾波器有2n-1一個(gè)抽樣,用 表示,SAW速度為vlct,則抽樣時(shí)間dt=L/vlct/2/2/(n-1)，將第一個(gè)抽樣縮小一半,建立誤差函數(shù):其中,為目標(biāo)頻響,為正值加權(quán)系數(shù)，n一般取偶數(shù)換能器加權(quán)系數(shù)的設(shè)計(jì)1)設(shè)濾波器長度為L,兩換能器可以一樣長采用優(yōu)化算法,使誤差函數(shù)最小,可找到加權(quán)序列采用優(yōu)化算法,使誤差函數(shù)最小,可找到加權(quán)序列 用同樣的方法,可以找到第二個(gè)換能器的加權(quán)序列,只是在進(jìn)行優(yōu)化時(shí),是將兩換能器頻響的乘積進(jìn)行優(yōu)化,而不是單獨(dú)對第二個(gè)換能器進(jìn)行優(yōu)化將加權(quán)系數(shù)與Sinc(x)卷積,得到時(shí)域波形信號對其進(jìn)行抽樣,交替乘上+1,-1,然后歸一化,得到換能器的加權(quán)系數(shù)該過程就是將

6、基帶信號調(diào)制到中心頻率 用同樣的方法,可以找到第二個(gè)換能器的加權(quán)序相加起來,得換能器的時(shí)域波形相加起來,得換能器的時(shí)域波形設(shè)計(jì)的低通濾波器具有諧波分量,紅色部分為Sinc(x)頻響,是理想的低通濾波器,將加權(quán)序列與Sinc(x)卷積,將濾出諧波分量.卷積后的頻響設(shè)計(jì)的低通濾波器具有諧波分量,紅色部分為Sinc(x)頻響,調(diào)制到中心頻率調(diào)制到中心頻率由于一般采用分裂指結(jié)構(gòu),即每個(gè)周期有4根指條,則需在得到的加權(quán)序列的每個(gè)隔一數(shù)后添0,例如原先的序列:0.99,-0.93,0.90,-0.85,0.80添0后的序列a(i):0.99,0,-0.93,0,0.90,0,-0.85,0,0.80,0乘

7、以換能器孔徑后,設(shè)中間開始的第一根指的坐標(biāo)y(1)y(i+1)-y(i)=a(i), 這樣就可得到 換能器指條的切口坐標(biāo),然后1）若采用變跡加權(quán)，將濾波器包絡(luò)傾斜90%以上。2）若采用抽指加權(quán),利用抽指加權(quán)算法對濾波器加權(quán)函數(shù)進(jìn)行抽指加權(quán)由于一般采用分裂指結(jié)構(gòu),即每個(gè)周期有4根指條,則需在得到的加SAW濾波器的設(shè)計(jì)2013.01SAW濾波器的設(shè)計(jì)2013.01濾波器結(jié)構(gòu):1)共線結(jié)構(gòu)a)均勻IDT+變跡加權(quán)IDTb)抽指加權(quán)IDT+變跡加權(quán)IDTc)抽指加權(quán)IDT+抽指加權(quán)IDT2)雙通道結(jié)構(gòu)濾波器結(jié)構(gòu):均勻IDT+變跡加權(quán)IDT長度較短,一般適用于低成本濾波器,例如TV濾波器,高耦合材料由于

8、體波的影響,帶外抑制一般低于50dB均勻IDT+變跡加權(quán)IDT抽指加權(quán)IDT+變跡加權(quán)IDT一般制作在低耦合材料,帶外抑制可達(dá)50dB以上抽指加權(quán)IDT+變跡加權(quán)IDT變跡加權(quán)IDT+多條耦合器(MSC)+變跡加權(quán)IDT一般制作在高耦合材料上,體波影響小,帶外抑制可達(dá)60dB,全轉(zhuǎn)移的多條耦合器條數(shù)變跡加權(quán)IDT+多條耦合器(MSC)+變跡加權(quán)IDT濾波器的分析濾波器的分析若其中:若其中:濾波器導(dǎo)納的計(jì)算將換能器的結(jié)構(gòu)傳換成脈沖序列,相鄰指條的切口坐標(biāo)相減,看成脈沖強(qiáng)度,脈沖位置位于兩指條之間濾波器導(dǎo)納的計(jì)算將換能器的結(jié)構(gòu)傳換成脈沖序列,為第i個(gè)脈沖與第j個(gè)脈沖的重疊長度為第i個(gè)脈沖的水平方向

9、的位置為第j個(gè)脈沖的水平方向的位置SAW速度為頻率因之,與材料有關(guān)為Legrandre函數(shù)為換能器2的靜電容為換能器1的靜電容為第i個(gè)脈沖與第j個(gè)脈沖的重疊長度為第i個(gè)脈沖的水平方向的位第i根電極上的電壓1v在第j根電極上的電荷：電容的計(jì)算第i根電極上的電壓1v在第j根電極上的電荷：電容的計(jì)算換能器的靜電容：i,j對連接到火線匯流條上的電極求和為第i根電極與第j根電極的有效重疊長度換能器的靜電容：i,j對連接到火線匯流條上的電極求和為第i根1)計(jì)算誤差函數(shù),將分析計(jì)算的頻響與理想的德爾塔模型頻響相減,可得誤差頻響2)將誤差函數(shù)除以一個(gè)換能器的頻響3)進(jìn)行逆付立葉變換4)將逆付立葉變換的結(jié)構(gòu)加上第二個(gè)換能器的脈沖序列5)將脈沖序列轉(zhuǎn)換成指條結(jié)構(gòu)濾波器的補(bǔ)償1)計(jì)算誤差函數(shù),將分析計(jì)算的頻響與理想的德爾塔模型頻響相減1)根據(jù)指標(biāo)要求,選擇壓電材料和濾波器結(jié)構(gòu)(包括長