濾波器根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式的不同可以分為L(zhǎng)C濾波器、腔體濾波器、聲學(xué)濾波器、介質(zhì)濾波器等。不同濾波器適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)景，在手機(jī)無(wú)線通信應(yīng)用中，由于設(shè)備尺寸較小、功率較低，因此目前智能手機(jī)使用小體積高性能的聲學(xué)濾波器，根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可以分為聲表面波（SAW）濾波器和體聲波（BAW）濾波器。SAW濾波器的基本原理為在輸入端由壓電效應(yīng)把無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲信號(hào)在介質(zhì)表面?zhèn)鞑?，在輸出端由逆壓電效?yīng)將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)。一個(gè)基本的SAW濾波器由壓電材料和兩個(gè)叉指式換能器（IDT，Interdigital Transducer）組成，輸入端的IDT將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲波，且該聲波在SAW濾波器基板表面以駐波形式橫向傳播，輸出端的IDT接收到的聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)濾波。SAW類產(chǎn)品包括普通的SAW濾波器以及具有溫度補(bǔ)償特性的TC-SAW濾波器，產(chǎn)品形式包括雙工器以及單獨(dú)的濾波器。制作的原材料主要為鉭酸鋰或鈮酸鋰的單晶晶圓（4寸晶圓為主），在晶圓上方應(yīng)用光刻，鍍膜等半導(dǎo)體工藝進(jìn)行圖形化處理，然后劃切成為芯片，芯片表面結(jié)構(gòu)和制作工藝較為簡(jiǎn)單，成本較低。常見(jiàn)的聲波濾波器包括SAW， BAW， FBAR和XBAR

BAW濾波器基本原理同SAW濾波器相同，不同的是BAW濾波器中聲波垂直傳播。同時(shí)電極的使用與薄膜壓電層的厚度決定濾波器諧振頻率，高頻下薄膜壓電層厚度在幾微米量級(jí)，因此需要使用較高難度的薄膜沉積與微機(jī)械加工技術(shù)，制造難度與成本更高。拓蒂電子/Silvoc認(rèn)為，BAW濾波器有FBAR類型以及SMR類型，兩者結(jié)構(gòu)略有差別。BAW濾波器可以直接在硅晶圓（6寸為主）加工設(shè)計(jì)，利用PVD或CVD設(shè)備實(shí)現(xiàn)壓電薄膜的制備是其關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)，薄膜材料主要為氮化鋁和氧化鋅。

SAW濾波器是聲表面波濾波器的簡(jiǎn)稱，是采用石英晶體、壓電陶瓷等壓電材料，利用其壓電效應(yīng)和聲表面波傳播的物理特性而制成的一種濾波專用器件，廣泛應(yīng)用于電視機(jī)及錄像機(jī)中頻電路中，以取代LC中頻濾波器，使圖像、聲音的質(zhì)量大大提高。拓蒂電子/Silvoc提醒您，聲表面波SAW（Surface Acoustic Wave）就是在壓電基片材料表面產(chǎn)生和傳播、且振幅隨深入基片材料的深度增加而迅速減少的彈性波。

SAW濾波器原理示意圖：

SAW濾波器的結(jié)構(gòu)如圖所示。它由壓電材料制成的基片及燒制在其上面的梳狀電極所構(gòu)成。當(dāng)給聲表面波濾波器輸大端輸入信號(hào)后，在電極司壓電材料表面將產(chǎn)生與外加信號(hào)頻率相同的機(jī)械振動(dòng)波。該振動(dòng)波以聲波速度在壓電基片表面?zhèn)鞑?，?dāng)該波傳至輸出端時(shí)，由輸出端梳狀電極構(gòu)成的換能器將聲能轉(zhuǎn)換成交變電信號(hào)輸出。

從上面介紹不難看出，SAW濾波器是由兩個(gè)換能器組成的，輸入端換能器將電能轉(zhuǎn)換成聲能發(fā)出聲表面波，而輸出端換能器則是將接收到的聲表面波聲能轉(zhuǎn)換成電能輸出。聲表面波濾波器就是利用壓電基片上的這兩個(gè)換能器來(lái)產(chǎn)生聲表面波和檢出聲表面波的，以完成濾波的作用。

SAW濾波器的主要特點(diǎn)是：設(shè)計(jì)靈活性大、模擬/數(shù)字兼容、群延遲時(shí)間偏差和頻率選擇性優(yōu)良（可選頻率范圍10MHz ~ 3GHz）、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾（EMI）性能好、可靠性高、制作的器件體積小、重量輕（其體積、重量分別是陶瓷介質(zhì)濾波器的1/40 和1/30 左右），且能實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的功能。

SAW 濾波器的特征和優(yōu)點(diǎn)，正適應(yīng)了現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)備及便攜式電話輕薄短小化和高頻化、數(shù)字化、高性能、高可靠等方面的要求。其不足之處是：所需基片材料價(jià)格昂貴，另對(duì)基片的定向、切割、研磨、拋光和制造工藝要求高。

BAW —— 體聲波濾波器

雖然SAW和TC-SAW濾波器非常適合約1.5GHz以內(nèi)的應(yīng)用，高于1.5GHz時(shí)，BAW濾波器非常具有性能優(yōu)勢(shì)（圖2）。BAW濾波器的尺寸還隨頻率升高而縮小，這使它非常適合要求非常苛刻的3G和4G應(yīng)用。此外，即便在高寬帶設(shè)計(jì)中，BAW對(duì)溫度變化也不那么敏感，同時(shí)它還具有極低的損耗和非常陡峭的濾波器裙邊（filterskirt）。

圖2：高于1.5GHz時(shí)，BAW濾波器非常具有性能優(yōu)勢(shì)

不同于SAW濾波器，BAW濾波器內(nèi)的聲波垂直傳播。對(duì)使用石英晶體作為基板的BAW諧振器來(lái)說(shuō)，貼嵌于石英基板頂、底兩側(cè)的金屬對(duì)聲波實(shí)施激勵(lì)，使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波。而板坯厚度和電極質(zhì)量（mass）決定了共振頻率。在BAW濾波器大顯身手的高頻，其壓電層的厚度必須在幾微米量級(jí)，因此，要在載體基板上采用薄膜沉積和微機(jī)械加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)諧振器結(jié)構(gòu)。

因這兩種類型BAW濾波器的聲能密度都很高、其結(jié)構(gòu)都能很好地導(dǎo)限聲波，它們的損耗都非常低。在微波頻率，BAW可實(shí)現(xiàn)的Q值、在可比體積下、比任何其它類型的濾波器都高，可達(dá)：2500@2GHz。這使得即使在通帶邊緣的吃緊處，它也有極好的抑制和插入損耗性能。

雖然BAW和FBAR濾波器的制造成本更高，其性能優(yōu)勢(shì)非常適合極具挑戰(zhàn)性的LTE頻帶以及PCS頻帶，后者的發(fā)送和接收路徑間只有20MHz的狹窄過(guò)渡范圍。拓蒂電子/Silvoc認(rèn)為，BAW和FBAR濾波器的IDT可做得足夠大，以支持4W@2GHz的更高射頻功率。BAW器件對(duì)靜電放電有固有的高阻抗，其BAW-SMR變體具有約-17ppm/℃@2GHz的TCF。

隨著頻譜擁擠導(dǎo)致縮窄甚至舍棄保護(hù)頻帶的趨勢(shì)，對(duì)于高性能濾波器的需求顯著增加。BAW技術(shù)使人們有可能設(shè)計(jì)出具有非常陡峭濾波器裙邊、高抑制性能以及溫漂很小的窄帶濾波器，它非常適合處理相鄰頻段之間非常棘手的干擾抑制問(wèn)題。TAISAW(TST:嘉碩科技)及其它濾波器制造商的工程師正在努力實(shí)現(xiàn)4％或更高帶寬、損耗更低、TCF基本為零的BAW-SMR濾波器。

BAW器件所需的制造工藝步驟是SAW的10倍，但因它們是在更大晶圓上制造的，每片晶圓產(chǎn)出的BAW器件也多了約4倍。即便如此，BAW的成本仍高于SAW。然而，對(duì)一些分配在2GHz以上極具挑戰(zhàn)性的頻段來(lái)說(shuō)，BAW是***可用方案。因此，BAW濾波器在3G/4G智能手機(jī)內(nèi)所占的份額在迅速增長(zhǎng)。

在BAW-SMR濾波器底部電極下方使用的聲反射器使其在FBAR面臨挑戰(zhàn)的頻段擁有優(yōu)化的帶寬性能。反射器使用的二氧化硅還顯著減少了BAW的整體溫漂，該指標(biāo)遠(yuǎn)好于BAW甚至FBAR所能達(dá)到的水平。由于諧振器位于結(jié)實(shí)的材料塊上，其散熱比FBAR好得多，后者采用一個(gè)膜，僅能通過(guò)邊緣散熱。這使得BAW器件可實(shí)現(xiàn)更高的功率密度，不久就會(huì)有可用于小蜂窩基站應(yīng)用10W級(jí)器件的問(wèn)世。