SAW滤波器的设计课件.pptx

1、SAW滤波器 一）IF滤波器 1）横向滤波器 2）单相单向换能器滤波器SPUDT 2）谐振单相单向换能器滤波器RSPUDT 3）扇形滤波器SLANTED/SPUDT 4）横向耦合谐振滤波器(TCRF)二）RF滤波器 1）双模滤波器(DMS/CRF/LCRF)2）梯形滤波器(Ladder Type)3）混合滤波器(Hybrid)第1页/共27页SAW滤波器的功能抑制干扰信号，其滤波作用第2页/共27页SAW滤波器的特点1）SAW滤波器具有体积小，重量轻，可靠性高等特点，SAW滤波器是利用叉指换能器在压电材料上激发和检测SAW来实现滤波功能的，SAW速度比电磁波的慢5个数量级，一般只有几Km/s，

2、所以SAW滤波器的体积很小。外壳：DIP3825，DIP3512，DIP2712，DIP2212，F11，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）电性能优越,a）损耗低，可小于1dB b）带外抑制高，可达60dB c）矩形度好，矩形系数可小于1.03 d）通带波动小 e）群时延波动小 f）相位波动小3）采用半导体平面工艺制作，便于批量生产,因而成本低第3页/共27页SAW横向滤波器特点1)设计灵活,幅频特性和相频特性可

3、以独立设计,理论上可于合成任意频响滤波器2)矩形度高,通带波动小,带外抑制高,群时延波动小,相位波动小3)由于换能器的双向损耗，损耗较大，一般在15dB35db4)一般用于IF滤波第4页/共27页SAW横向滤波器设计流程1)根据指标要求选择基片材料、芯片长度、外壳大小2)将滤波器的频响移到基带或低中频3)确定一个换能器长度,用优化算法寻找其加权系数,频响的通带和阻带最好是等波动的4)确定另一个换能器长度,用优化算法寻找其加权系数,算法最好是最小二乘法5)将两换能器的加权系数序列分别与sin(x)/x函数进行卷积，然后抽样，得到两换能器的加权系数6)若换能器采用变迹加权，则将换能器倾斜90%以上

4、后，然后乘以孔径；若换能器采用抽指加权，则先进行抽指加权，然后乘以孔径7)计算滤波器的频响8)采用逆付立叶变换，对滤波器频响进行补偿9)生成版图第5页/共27页换能器加权系数的设计1)设滤波器长度为L,两换能器可以一样长,每个滤波器有2n-1一个抽样,用 表示,SAW速度为vlct,则抽样时间dt=L/vlct/2/2/(n-1)，ix1()2cos 2(1)niiH fxfdt i11/2xx将第一个抽样缩小一半,0.5/00()()()dtnerrorw fH fHfdf建立误差函数:0()Hf其中,为目标频响,()w f为正值加权系数，n一般取偶数01,/2()0,/20.5/psffH

5、fffdt第6页/共27页采用优化算法,使误差函数最小,可找到加权序列ix第7页/共27页 用同样的方法,可以找到第二个换能器的加权序列,只是在进行优化时,是将两换能器频响的乘积进行优化,而不是单独对第二个换能器进行优化111()sin(*)niinS txcti dtdt 将加权系数与Sinc(x)卷积,得到时域波形信号()S t对其进行02f抽样,交替乘上+1,-1,然后归一化,得到换能器的加权系数112xx该过程就是将基带信号调制到中心频率该过程就是将基带信号调制到中心频率0f第8页/共27页1*x2*x3*x3*x2*x相加起来,得换能器的时域波形第9页/共27页1/dt2/dt0.5

6、/dtf设计的低通滤波器具有谐波分量,红色部分为Sinc(x)频响,是理想的低通滤波器,将加权序列与Sinc(x)卷积,将滤出谐波分量.卷积后的频响第10页/共27页0f调制到中心频率调制到中心频率0f第11页/共27页由于一般采用分裂指结构,即每个周期有4根指条,则需在得到的加权序列的每个隔一数后添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乘以换能器孔径后,设中间开始的第一根指的坐标y(1)y(i+1)-y(i)=a(i),这样就可得到 换能器指条的切口坐标,然后1）若

7、采用变迹加权，将滤波器包络倾斜90%以上。2）若采用抽指加权,利用抽指加权算法对滤波器加权函数进行抽指加权第12页/共27页SAW滤波器的设计 2013.01第13页/共27页滤波器结构:1)共线结构a)均匀IDT+变迹加权IDTb)抽指加权IDT+变迹加权IDTc)抽指加权IDT+抽指加权IDT2)双通道结构第14页/共27页均匀IDT+变迹加权IDT长度较短,一般适用于低成本滤波器,例如TV滤波器,高耦合材料由于体波的影响,带外抑制一般低于50dB第15页/共27页抽指加权IDT+变迹加权IDT一般制作在低耦合材料,带外抑制可达50dB以上第16页/共27页变迹加权IDT+多条耦合器(MS

8、C)+变迹加权IDT一般制作在高耦合材料上,体波影响小,带外抑制可达60dB,全转移的多条耦合器条数2.32/(/)Nv v第17页/共27页滤波器的分析滤波器的分析111 121221 222IY YUIY YU第18页/共27页若lGRR2211221112121221122222112212(1)(1)/2/(1)(1)/GGGGGGGSR YR YR YDSY RDSSSR YR YR YD 22112212(1)(1)GGGDR YR YR Y其中:1220logILS第19页/共27页滤波器导纳的计算滤波器导纳的计算11111()*exp(2/)2nnijijjiYele fLjf

9、 xxvjfC22211()*exp(2/)2mmijijjiYele fLjf xxvjfC122111()*exp(2/)mnijijjiYYele fLjf xxv将换能器的结构传换成脉冲序列,相邻指条的切口坐标相减,看成脉冲强度,脉冲位置位于两指条之间第20页/共27页ijL为第i个脉冲与第j个脉冲的重叠长度ix为第i个脉冲的水平方向的位置jx为第j个脉冲的水平方向的位置vSAW速度()ele f为频率因之,与材料有关20()2(1)/()rvele ffP xv()P x为Legrandre函数1C2C为换能器2的静电容为换能器1的静电容第21页/共27页第i根电极上的电压1v在第j

10、根电极上的电荷：024(1)1 4()ijrijWQij电容的计算电容的计算第22页/共27页换能器的静电容：1,2ijjiCQi,j对对连接到连接到火线汇流条火线汇流条上的电极上的电极求和求和ijW为第i根电极与第j根电极的有效重叠长度第23页/共27页1)计算误差函数计算误差函数,将分析计算的频响与理想的德尔塔模型频响相减将分析计算的频响与理想的德尔塔模型频响相减,可得误差频响可得误差频响2)将误差函数除以一个换能器的频响将误差函数除以一个换能器的频响3)进行逆付立叶变换进行逆付立叶变换4)将逆付立叶变换的结构加上第二个换能器的脉冲序列将逆付立叶变换的结构加上第二个换能器的脉冲序列5)将脉冲序列转换成指条结构将脉冲序列转换成指条结构滤波器的补偿滤波器的补偿第24页/共27页1)根据指标要求根据指标要求,选择压电材料和滤波器结构选择压电材料和滤波器结构(包括长度包括长度,孔径等孔径等)2)设计第一个换能器设计第一个换能器3)设计第二个换能器设计第二个换能器4)分析计算整个滤波器的频响分析计算整个滤波器的频响5)利用逆付立叶变换进行补偿利用逆付立叶变换进行补偿6)生成制版数据文件生成制版数据文件小结小结第25页/共27页谢谢谢谢!第26页/共27页感谢您的欣赏！感谢您的欣赏！第27页/共27页