射頻濾波元器件如何推動5G技術(shù)發(fā)展

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）濾波器，射頻前端模塊中過濾信號的核心部件，在射頻前端市場中占據(jù)著最大的份額。從目前射頻前端使用濾波器的價值量來看，伴隨著通信頻段的增多，濾波器在射頻前端價值量占比仍有不斷擴大的趨勢。

不同技術(shù)路線的帶通濾波器特征與工藝特點

射頻濾波器主要有三個種類，分別是讓低頻率信號通過的低通濾波器LPF，然后是讓高頻率信號通過的高通濾波器HPF。最后是按需求讓特定頻率信號通過的帶通濾波器BPF，現(xiàn)有的濾波器均使用這三種技術(shù)中的其中一種。

應(yīng)用廣泛的陶瓷濾波器在低通濾波器LPF、高通濾波器HPF和帶通濾波器BPF中都有其身影，而目前通信設(shè)備中最常用的SAW、FBAR（包括BAW）濾波器則都屬于帶通濾波器。在高頻應(yīng)用領(lǐng)域，F(xiàn)BAR（包括BAW）、SAW和陶瓷濾波器均有各自的特征。

FBAR和SAW有些特性很相近，如耐功率和可最小化尺寸。二者對于通帶附近的頻率都擁有陡峭的衰減特性，F(xiàn)BAR的帶外抑制陡峭度會更好。FBAR更適合使用在一些帶外抑制要求較高的頻段，更陡峭的衰減特性和更低插入損耗讓FBAR在高頻段、大帶寬下能保持更高的性能。

而陶瓷濾波器，其實可以覆蓋到FBAR和SAW都無法實現(xiàn)的寬頻率，且插入損耗在各類帶通濾波器BPF中也是最低的，耐功率也優(yōu)于FBAR和SAW。但是，陶瓷濾波器不能衰減，無法提供帶外抑制，這是硬傷。在各類為大家熟知的終端里，不同技術(shù)的各種濾波器會根據(jù)作用功能都有相應(yīng)的使用。

FBAR采用壓電型薄膜，薄膜上下部分均有電極，在壓電薄膜下方形成空洞，使壓電薄膜產(chǎn)生共振。SAW則是在壓電材料的基片上形成梳狀的電極idt，信號輸入后，壓電基片上會產(chǎn)生與外加信號頻率相同的機械振動波，通過調(diào)整IDT的寬度間隔，讓所希望的頻率通過。

陶瓷濾波器則有不同的工藝，分為集中常數(shù)型濾波和分布常數(shù)型濾波。集中常數(shù)型濾波是很多電感和電容集成在一個濾波器中，這些集成在其中的電容和電感有著嚴格的公差，在低通濾波和高通濾波中較為常見。分布常數(shù)型濾波中則是諧振器，可以通過增加諧振器數(shù)量來實現(xiàn)更寬的帶寬和陡峭性能，是BPF類濾波的工藝構(gòu)造，可以用在5G NR Sub 6GHz頻段。

5G發(fā)展背后的RF濾波器

在5G已經(jīng)到來且逐步擴大其應(yīng)用范圍的今天，更高帶寬和更快數(shù)據(jù)速率的巨大需求需要通過不斷的網(wǎng)絡(luò)升級實現(xiàn)。和通信技術(shù)不斷進步相輔相成的是，市場對射頻濾波器的體積、能耗、功能、頻段等要求不斷提升，高性能的射頻濾波器需求日益增多。

這些特性各異的高頻率RF濾波器在5G技術(shù)的發(fā)展中有著重要的推動作用。FBAR濾波器優(yōu)秀的Q因子值意味著濾波器整體的性能更好，通過先進工藝獲得高電氣Q因子值，在更高頻段、更大帶寬下能保持更高的性能。其次，F(xiàn)BAR濾波器適用于更高的頻率，不僅能適用于10GHz內(nèi)頻率，甚至還能更高（60GHz），市場對射頻濾波器頻段等要求是在不斷提升的，適配更高頻率顯然更符合市場趨勢。

SAW雖然在5G時代開始在頻率上略顯吃力，但高端SAW仍然依靠先進的工藝和廠商深厚的積累，體現(xiàn)出了不俗的競爭力，例如村田的IHP-SAW技術(shù)，可以實現(xiàn)2.5-3GHz乃至更高的頻率性能。在SAW技術(shù)探索上，向5G乃至6G突破也有著曙光。分布常數(shù)型陶瓷濾波器則依靠高帶寬高頻能力，在推動5G技術(shù)落地中一直穩(wěn)定地發(fā)揮著作用。

小結(jié)

5G時代更高帶寬和更快數(shù)據(jù)速率的巨大需求，加上Massive MIMO、載波聚合等技術(shù)的應(yīng)用，對設(shè)備的射頻元器件性能提出了更高要求?？偟膩砜矗蛽p耗、更高帶寬、陡度以及更輕薄和高可靠性的射頻元器件才能滿足5G發(fā)展的需求。