智能手機通信系統主要由天線、射頻前端模組、射頻收發模塊以及基帶芯片組成。發射通道路徑依次為：基帶芯片、射頻收發模塊、開關、功率放大器（PA）、濾波器/雙工器、開關、天線；接收通道路徑依次為：天線、開關、濾波器/雙工器、低噪聲放大器（LNA）、開關、射頻收發模塊、基帶芯片。由此可見，無論是發射通道還是接收通道，射頻濾波器都是不可或缺的關鍵元器件。

智能手機通信系統結構示意圖（來源：卓勝微）

隨著智能手機支持的射頻頻帶數量急劇增加，用于射頻頻帶相互隔離的濾波器市場需求旺盛。射頻濾波器是一種選頻裝置，通過耦合基本元件或諧振器來實現，主要作用是允許符合特定頻率的信號通過，同時抑制不需要的頻率信號，以解決不同頻帶和通信系統之間產生的信號干擾問題。按照接收或抑制信號的不同方式，射頻濾波器可分為：低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器；按照不同器件的結構類型，射頻濾波器可分為：分立式電感電容型（LC）濾波器、多層陶瓷濾波器、單體式陶瓷濾波器、空腔濾波器、聲學濾波器。

射頻濾波器的結構類型（成本、性能、尺寸比較）

由于聲波在固態材料中的傳播速度比電磁波在電介質中的傳播速度小3~4個數量級，相應的聲波波長比電磁波波長小3~4個數據級，因此聲學濾波器的尺寸大幅減小，且具有低成本和高性能等特點，成為以智能手機為代表的移動設備常用射頻濾波器。本課程所提及的射頻濾波器（或“濾波器”）主要指聲學濾波器，包括聲表面波（SAW）濾波器和體聲波（BAW）濾波器兩大類。

電磁波和聲波在不同介質中的傳播速度和波長（@2GHz）

聲表面波濾波器通常是在石英、鉭酸鋰（LiTaO3）或鈮酸鋰（LiNbO3）等構成的壓電襯底上，通過叉指換能器將電輸入信號轉化成聲波。聲表面波的一個主要優勢是能夠極好地滿足最高1.9 GHz標準濾波器應用，包括GSM、CDMA和3G等標準頻帶，以及部分4G頻帶。另外，目前采用晶圓級封裝等技術縮小聲表面波濾波器的體積，這使得多個頻帶的濾波器和雙工器都可集成于一顆芯片。另外，聲表面波濾波器對溫度非常敏感，因此發展出溫度補償技術。

聲表面波濾波器（上） vs. 體聲波濾波器（下）

相比聲表面波濾波器，體聲波濾波器能夠在更高的頻率等級，以更低的插入損耗，提供出眾的性能（更高的質量因子）。但為了實現高頻率應用，體聲波濾波器的壓電層必須只有幾微米厚，諧振器結構需要采用薄膜沉積和微加工技術，并在載波襯底上完成。通過使用體聲波技術，能夠開發邊緣斜率極高和抑制能力優秀的窄帶濾波器。體聲波可以處理的頻率高達6 GHz，在4G LTE和5G頻段中多有使用。另外，對于LTE/Wi-Fi共存濾波器，體聲波也非常有效。此外，即使在寬帶寬，體聲波濾波器的設計對溫度變化的敏感性也低得多。

不同類型的射頻濾波器工作頻率及應用領域（來源：Akoustis）

縱觀全球射頻濾波器產業，聲表面波濾波器市場的“半壁江山”被日本村田（Murata）占據，TDK、思佳訊（Skyworks）、Qorvo、太陽誘電（Taiyo Yuden）等日美巨頭幾乎瓜分了剩余的半塊“肥肉”；BAW濾波器市場的九成市場份額則由美國企業博通（Broadcom）和Qorvo霸占。核心器件專利、技術和市場被國外廠商把持，成為中國智能手機缺“芯”之痛。而當下國產替代的機遇，造就了中國射頻濾波器企業的黃金時代，已經并正在吸引眾多海歸專家與本土人才投身其中，一股創業熱潮正在神州大地掀起。

目前，中國射頻濾波器產業仍面臨著巨大的人才缺口！應廣大射頻濾波器和射頻前端產業從業人員的要求，麥姆斯咨詢精心設計了本期培訓課程，內容包括：（1）射頻濾波器技術及產業綜述；（2）聲表面波（SAW）濾波器；（3）體聲波（BAW）濾波器；（4）射頻濾波器多物理場仿真分析；（5）薄膜型射頻濾波器制造工藝；（6）射頻濾波器封裝技術；（7）射頻濾波器專利分析。

責任編輯：lq