声表面波滤波器具有工作频率高、通频带宽、选频特性好、体积小和重量轻等特点,并且可采用与集成电路相同的生产工艺,制造简单,成本低,频率特性的一致性好,因此广泛应用于各种电子设备中。它是以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,经表面抛光后在其上蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极,分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。当输入叉指换能器接上交流电压信号时,压电晶体基片的表面就产生振动,并激发出与外加信号同频率的声波,此声波主要没着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播,故称为声表面波,其中一个方向的声波被除数吸声材料吸收,别一方向的声波则传送到输出叉指换能器,被转换为电信号输出。
构、符号和原理表面波滤波器的结构示意图及符号如下图所示。它是以石英、铌酸锂或钎钛酸铅等压电晶体为基片,经表 面抛光后在其上蒸发一层金属膜,通过光刻工艺制成两组具有能量转换功能的交叉指型的金属电极,分别称为输入叉指换能器和输出叉指换能器。当输入叉指换能器 接上交流电压信号时,压电晶体基片的表面就产生振动,并激发出与外加信号同频率的声波,此声波主要沿着基片的表面的与叉指电极升起的方向传播,故称为声表面滤波,其中一个方向的声波被除数吸声材料吸收,别一方向的声波则传送到输出叉指换能器,被转换为电信号输出。显然,两个叉指换能器的共同作用,使声表面波滤波器的选频特性较为理想。下图为声表面波滤波器的幅频特性。(SurfaceAcousticWave)就是在压电基片材料表面产生和传播、 且振幅随深入基片材料的深度增加而迅速减少的弹性波。SAW滤波器的基本结构是在具有压电特性的基片材料抛光面上制作两个声电换能器——叉指换能器 (IDT)。它采用半导体集成电路的平面工艺,在压电基片表面蒸镀一定厚度的铝膜,把设计好的两个IDT的掩膜图案,利用光刻方法沉积在基片表面,分别作 为输入换能器和输出换能器。其工作原理是输入换能器将电信号变成声信号,沿晶体表面传播,输出换能器再将接收到的声信号变成电信号输出。声表面滤波器SAW滤波器的特点。SAW滤波器的主要特点是设计灵活性大、模拟/数字兼容、群延迟时间偏差和频率选择性优良(可选频 率范围为10MHz~3GHz)、输入输出阻抗误差小、传输损耗小、抗电磁干扰(EMI)性能好、可靠性高、制作的器件体小量轻,其体积、重量分别是陶瓷 介质滤波器的1/40和1/30左右,且能实现多种复杂的功能。SAW滤波器的特征和优点,适应了现代通信系统设备及便携式电话轻薄短小化和高频化、数字 化、高性能、高可靠等方面的要求。其不足之处是所需基片材料的价格昂贵,对基片的定向、切割、研磨、抛光和制造工艺要求高。
声表面波滤波器(SAWF,surface acoustic wave filter)是利用石英、铌酸锂、钛酸钡晶体具有压电效应的性质做成的。所谓压电效应,即是当晶体受到机械作用时,将产生与压力成正比的电场的现象。具有压电效应的晶体,在受到电信号的作用时,也会产生弹性形变而发出机械波(声波),即可把电信号转为声信号。由于这种声波只在晶声表面波滤波器的特点是:(1)频率响应平坦,不平坦度仅为±0.3-±0.5dB,群时延±30-±50ns。(2)SAWF矩形系数好,带外抑制可达40dB以上。(3)插入损耗虽高达25-30dB,但可以用放大器补偿电平损失。声表面波滤波器具有选频特性,其特性取决于叉指换能器电极的形状、间距、交叉长度和电极数目等,只要合理设计,便可获得接近理想的中频幅频特性。(4)声表面波滤波器体积小,重量轻、性能可靠、不需要复杂调整。体表面传播,故称为声表面波。声表面波滤波器(SWAF)虽为模拟器件,但由于其良好的滤波特性,在众多领域被广泛应用,特别是在有线电视系统中,图像中频滤波器、伴音滤波器、频道残留边带滤波器等SWAF器件均为实现邻频传输的关键。除此之外,在GPS接收机中的前端滤波器,由于具有抗干扰能力强的特点,SAWF器件也被大量采用。