1、SAW濾波器的設(shè)計(jì)2019.11;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SPUDT 2）諧振單相單向換能器濾波器RSPUDT 3）扇形濾波器SLANTED/SPUDT 4）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濾波器的功能抑制干擾信號(hào)，其濾波作用;SAW濾波器的特點(diǎn)1）SAW

2、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(cè)SAW來(lái)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(jí)，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，CSP2019，CSP1411，CSP1109，CSP08062）電性能優(yōu)越, a）損耗低，可小于1dB b）帶外抑制高，可達(dá)60dB c）矩形度好，矩形系數(shù)可小于1.0

3、3 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波器設(shè)計(jì)流程1)根據(jù)指標(biāo)要求選擇基片材料、芯片長(zhǎng)度、外殼大小2)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(zhǎng)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(zhǎng)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

4、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(duì)濾波器頻響進(jìn)行補(bǔ)償9)生成版圖;換能器加權(quán)系數(shù)的設(shè)計(jì)1)設(shè)濾波器長(zhǎng)度為L(zhǎng),兩換能器可以一樣長(zhǎng),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)，ix1( )2cos 2(1)niiH fxfdt i11/ 2xx將第一個(gè)抽樣縮小一半,0.5/00( )( )( )dtne

5、rrorw fH fHfdf建立誤差函數(shù):0( )Hf其中,為目標(biāo)頻響,( )w f為正值加權(quán)系數(shù)，n一般取偶數(shù)01,/ 2( )0,/ 20.5/psffHfffdt;采用優(yōu)化算法,使誤差函數(shù)最小,可找到加權(quán)序列ix; 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(duì)第二個(gè)換能器進(jìn)行優(yōu)化111( )sin (*)niinS txcti dtdt 將加權(quán)系數(shù)與Sinc(x)卷積,得到時(shí)域波形信號(hào)( )S t對(duì)其進(jìn)行02f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)112xx該過(guò)程就是將基帶信號(hào)調(diào)制到中心頻率該過(guò)程就是將基

6、帶信號(hào)調(diào)制到中心頻率0f;1*x2*x3*x3*x2*x相加起來(lái),得換能器的時(shí)域波形;1/ dt2/ dt0.5/dtf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;0f調(diào)制到中心頻率調(diào)制到中心頻率0f;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乘以換能器孔徑后,設(shè)中間開始的第一根指的坐標(biāo)y(1)

7、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(duì)濾波器加權(quán)函數(shù)進(jìn)行抽指加權(quán);SAW濾波器的設(shè)計(jì)2019.01;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);均勻IDT+變跡加權(quán)IDT長(zhǎng)度較短,一般適用于低成本濾波器,例如TV濾波器,高耦合材料由于體波的影響,帶外抑制一般低于50dB;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;變跡加權(quán)IDT+多條耦合器(MS

8、C)+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)2.32/(/ )Nv v;濾波器的分析濾波器的分析111 121221 222IY YUIY YU;若lGRR2211221112121221122222112212(1)(1)/2/(1)(1)/GGGGGGGSR YR YR YDSY RDSSSR YR YR YD 22112212(1)(1)GGGDR YR YR Y其中:1220logILS;濾波器導(dǎo)納的計(jì)算濾波器導(dǎo)納的計(jì)算11111( )*exp(2/ )2nnijijjiYele fLjf xxvjfC22211( )*exp(2

9、/ )2mmijijjiYele fLjf xxvjfC122111( )*exp(2/ )mnijijjiYYele fLjf xxv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;ijL為第i個(gè)脈沖與第j個(gè)脈沖的重疊長(zhǎng)度ix為第i個(gè)脈沖的水平方向的位置jx為第j個(gè)脈沖的水平方向的位置vSAW速度( )ele f為頻率因之,與材料有關(guān)20( )2(1)/( )rvele ffP xv ( )P x為L(zhǎng)egrandre函數(shù)1C2C為換能器2的靜電容為換能器1的靜電容;第i根電極上的電壓1v在第j根電極上的電荷：024(1)1 4()ijrijWQij

10、電容的計(jì)算電容的計(jì)算;換能器的靜電容：1,2ijjiCQi,j對(duì)對(duì)連接到連接到火線匯流條火線匯流條上的電極上的電極求和求和ijW為第i根電極與第j根電極的有效重疊長(zhǎng)度;1)計(jì)算誤差函數(shù)計(jì)算誤差函數(shù),將分析計(jì)算的頻響與理想的德?tīng)査Ｐ皖l響相減將分析計(jì)算的頻響與理想的德?tīng)査Ｐ皖l響相減,可得誤差頻響可得誤差頻響2)將誤差函數(shù)除以一個(gè)換能器的頻響將誤差函數(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)將脈沖序列轉(zhuǎn)換成指條結(jié)構(gòu)濾波器的補(bǔ)償濾波器的補(bǔ)償;1)根據(jù)指標(biāo)要求根據(jù)指標(biāo)要求,