GBT27700.2-2011有质量评定的声表面波(SAW)滤波器使用指南.pdf 45页

'ICS31．140L21雪雪中华人民共和国国家标准GB／T27700．2—201有质量评定的声表面波(SAW)滤波器第2部分：使用指南Surfaceacousticwave(SAW)filtersofassessedquaIity—Part2：Guidanceoiluse2011-12-30发布(IEC60862—2：2002，MOD)2012-05-01实施宰瞀嬲鬻瓣警糌赞翼发布中国国家标准化管理委员会仅19 GB／T27700．2—2011目次前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”I1范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯12规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13．1常用术语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯13．2响应特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯43．3声表面渡滤波器相关术语⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯74技术性能的初步描述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯85声表面波横向滤波器的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯95．1频率响应特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯95．2加权方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯115．3滤波器结构及其一般特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯126声表面波谐振滤波器的基本原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯226．1声表面波谐振滤波器的分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯226．2梯形和桥形滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯236．3耦合谐振滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯276．4交错叉指换能器(IIDT)谐振滤波器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯317应用指南⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯327．1基片材料及其特性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯327．2应用电路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯357．3可获得性及限制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯367．4输人电平⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯388注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯388．1直通信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯388．2阻抗匹配条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯398．3静电⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯398．4焊接条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯399订购程序⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯39附录A(资料性附录)本部分与IEC60862-2：2002使用指南技术性差异及其原因⋯⋯⋯⋯⋯⋯42 前言GB／T27700．2—2011GB／T27700(有质量评定的声表面波(sAw)滤波器》分为以下几令部分：——第1部分：总规范；——第2部分：使用指南；——第3部分：外形尺寸。本部分是GB／T27700的第2部分。本部分按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。本部分修改采用IEC60862-2：2002《有质量评定的声表面波(SAW)滤波器第2部分：使用指南》(英文版)。本部分对IEC60862—2：2002做了～些技术修改，有关技术性差异已编人正文中并用垂直单线标识在它们涉及的条款的页边空白处。在附录A中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。此外，本部分还删除了IEC60862—2：2002的标准前言。本部分由中华人民共和国信息产业部提出。本部分由全国频率控制和选择用压电器件标委会(sAc／Tc182)归口。本部分起草单位：中国电子科技集团公司第二十六研究所。本部分主要起草人：张晓梅、曹亮、黄广伦、金中洪、何大珍。 1范围有质量评定的声表面波(SAW)滤波器第2部分：使用指南Cn／T27700．2—2011本部分规定的声表面波滤波器广泛应用于电视，卫星通讯，光纤通讯和移动通讯等领域。由于这些声表面波滤波器具有不同的性能指标。所以可将其划分成一些基本类别。本部分包括各种声表面波滤波器结构，这些声表面波滤波器结构的工作频率范围大约为10MHz～3GHz不等，相对带宽为中心频率的0．02％～100％。制定本部分的目的不是进行理论解释，同时，本部分也不能解决实际中可能发生的问题。本部分旨在就用户定购一种新用途声表面波滤波器之前应考虑的一些基本问题加以阐述，从而使用户获得性能符合要求的产品。本部分给出的标准以及由生产商发布的详细规范，定义了标称频率、通带带宽、通带波动、矩形系数以及终端阻抗等指标。该部分列举了大量的具有典型性能的各种声表面波滤波器。但是不应该过分强调使用者在任何情况下都应选择标准中的声表面渡滤波器，他可能为了使用标准中的声表面波滤波器只是导致电路的微小改变。这点特别针对声表面波滤波器标称频率的选择上。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB／T27700．1—2011有质量评定的声表面波(SAW)滤波器第1部分：总规范(IEC60862—1：2003，MOD)IEC60368—2—1；1988压电滤波器第2部分：压电滤波器使用指南第1节：石英晶体滤波器3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3．1常用术语3．1．1声表面波snrfaceacousticwaveSAW一种沿弹性基片表面传播的声波，其振幅随基片深度呈指数递减。3．1．2声表面波滤波器surfaceacousticwavefilterSAWF具有声表面波特性的滤波器，叉指换能器产生声表面波并沿基片表面传播至接收换能器。 GB／T27700．2—20113．1．3功率流矢量powerflowvector类似波印亭矢量，描述声表面渡能量传输特性。3．1．4传播矢量propagationvector描述波相位传播的矢量。3．1．5功率流角powerflowangle功率流矢量方向和传播矢量方向之间的夹角。3．1．6声表面波波束偏离sAwbeamsteering在各向异性材料中，功率流角不为零的声表面波传播现象。3．1．7声表面波衍射SAWdiffraction声表面波波束发散和渡前失真的现象(类似有限孔径光源的衍射)。3．1．8声表面波机电耦合系数SAWcouplingcoefficient瑶声表面波的机电耦合系数，定义如式(1)：K；=2l锷l⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈩式中：AVs／ys——自由表面和电短路表面的相对速度变化。3．1．9叉指换能器interdigitaltransducerIDT声表面波换能器是由沉积在压电基片上的两个梳状导电结构组成，它将电能转换成声能或者将声能转换成电能。3．1．10单向叉指换能器unidirectionalinterdigitaltransducerUDT能单向发射或者接收声表面波的叉指换能器。3．1．11多相换能器多相换能器multiphasetransducer有至少两个由不同相位驱动输人的叉指换能器。通常作为单向换能器使用。3．1．12指条fingerIDT梳状电极的组成单元。3．1．13哑(假)指dummyfiner为了抑制波前失真而引入的无源指。3．1．14分裂指splitfinger一个单元以上构成的指，以抑制声表面波滤波器中的反射。 GB／T27700．2—20113．1．15汇流条busbar将单个电极指连接在一起且将外部电路与声表面波滤波器连接的共用电极。3．1．16加权响应换能器weighted-responsetransducer通过结构设计来产生特定脉冲响应的换能器。见3．1．17～3．1．zz。3．1．17指条重叠或源强度fingeroverlaporsourcestrength仅产生机电互作用的指对长度。3．1．18变迹apodization通过改变IDT指条重叠长度而产生的加权。3．1．19抽指加权withdrawalweighting通过移去指条或源的加权。3．1．20电容加权capacitiveweighring通过改变电极间的电容的加权。3．1．21串联加权seriesweighring将指条分成多个独立单元的加权，这些独立单元通过电容耦合，某些单元还可能不与汇流条相连。3．1．22相位加权phaseweighting在IDT内，改变指条排列周期的加权。3．1．23孔径aperture以中心频率处声表厦波波长量度的波束宽度。3．1．24多条耦合器multistripcouplerMSC沉积在压电基片上与传播方向垂直的金属指条阵列，它将声能从一个声通道转换到相邻的声通道上。3．1．25反射器reflector利用金属条带阵列或沟槽阵列等所提供的周期不连续性构成的一种声表面波反射元件。3．1．26寄生反射spuriousreflections由基片边缘或者电极边缘反射的声表面波或声体波所产生的无用信号。3．1．27三次渡越回波tripletransitechoTTE由于输入和输出换能器的反射，声表面波在输入和输出IDT间传播路线上来回穿越三次，在声表面波滤波器中产生的无用信号。3 GB／T27700．2—20113．1．28体波信号bulkwavesignals由体波激发产生并被声表面波滤波器输出检测到的无用信号。3．1．29直通信号fecd-throughsignals电磁干扰信号signalsofelectromagneticinterference由于杂散电容或者其他电磁耦合影响，来自声表面波滤波器输入端并出现在声表面波滤波器输出端的无用信号。3．1．30抑制槽suppressioncorrugation为了抑制体波信号而在基片非有源面上开的槽。3．1．31声吸收器acousticabsorber为了吸声而放于基片任意部分且具有高声损耗特性的材料。3．1．32屏蔽电极shiedingelectrode用于降低电磁干扰信号的电极。3．1．33交错叉指换能器interdigitatedinterdigitaltransducerⅡDT由3个或3个以上叉指换能器组成的声表面波换能器。注：在本部分中，与多IDT一样，II]3T(或多IDT)谐振滤波器是指由共线交错的多个输入输出IDT组成，两靖为栅条反射器。3．2响应特性3．2．1标称频率nominalfrequency由制造商或规范给定的用以识别声表面波滤波器的频率。3．2．2中心频率centrefrequency上、下截止频率的算术平均值。3．2．3参考频率referencefrequency由规范定义、用于对其他频率进行比较的频率。3．2．4截止频率cut-offfrequency通带中相对衰耗达到给定值时的频率。3．2．5总功率损耗totalpowerloss在给定工作条件下，以dB表示的声表面波滤波器传输给负载的功率与从给定的信号源所能获得的功率之比的对数。3．2．6插入损耗insertionattenuation以dB表示的声表面波滤波器插入之前传送到负载的功率和声表面波滤波器插人之后传送到负载的功率之比的对数。a 3．2．7标称插入损耗nominalinsertionattenuation在给定的参考频率处的插入损耗。3．2．8相对衰耗relativeattenuation规定频率点损耗与参考频率点的损耗之差。3．2．9通带passband相对衰耗等于或小于某一规定值时的频带。3．2．10通带宽度passbandwidth相对衰耗等于或小于规定值时的频率点之间的间隔。3．2．11通带波动passbandripple在通带内给定频率范围的损耗特性最大变化值。3．2．12TTE波动TTEripple由TTE引起的在给定通带中损耗特性的最大变化值。3．2．13最小插入损耗minimuminsertionattenuation在通带内给定频带范围插入损耗的最小值。3．2．14阻带stopband相对衰耗等于或大于某一规定值时的频带。3．2．15阻带抑制stopband嘲ection规定阻带内的最小相对衰耗值。3．2．16矩形系数shapefactor两个给定相对衰耗值的带宽之比。3．2．17群延时groupdelay时间等于用弧度表示的相移对角频率的一阶导数的负数。3．2．18标称群延时nominalgroupdelay在给定参考频率下的群延时。3．2．19群延时波动groupdelaydistortion在给定频带内群延时最大值和最小值之差。3．2．20陷波频率trapfrequency相对衰耗大于或等于规定值的特定频率。GB／T27700．2—2011 GB／T27700．2—20113．2．21陷渡损耗trapattenuation给定陷波频率的相对衰耗。3．2．22过渡带transitionband截止频率和相邻阻带的最近频率点之间的频带宽度。3．2．23反射系数reflectioncoefficient乙和z。两个阻抗之间不匹配程度的一种无量纲的度量。反射系数用r表示，即：r一糍⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈩式中：乙——表示信号源阻抗或输出阻抗；乙——表示负载阻抗或输人阻抗。3．2．24回波损耗returnattenuation反射系数倒数绝对值的对数，用RL表示，单位为dB。甩卅‰刮象鼍I⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈩3．2．25反射波信号抑制reflectedwuvesignalsuppression在指定时间窗内，对来自基片边缘或电极的体波或声表面波反射所造成的无用信号与主信号的相对衰减。3．2．26直通信号抑制feedthroughsignalsuppression在输入和输出电极间，由电磁和静电耦合产生的直通信号与主信号的相对衰减。3．2．27无用响应unwantedresponse除所采用的振动模式以外的其他响应。3．2．28输入电平inputlevel施加在声表面波滤波器输入端口的功率、电压或电流值。3．2．29输出电平outputlevel传输到负载的功率、电压或电流值。3．2．30标称电平nominallevel性能测量时，给定的功率、电压或电流值。3．2．31输入阻抗inputimpedance当输出端连接规定阻抗的负载时，声表面波滤波器对信号源呈现的阻抗。3．2．32输出阻抗outputimpedance当输入端连接到指定阻抗的信号源时，声表面波滤波器对负载呈现的阻抗。6 GB／T27700．2--20113．2．33端接阻抗terminatingimpedance信号源或负载对声表面波滤波器所呈现的阻抗。3．2．34有效功率availablepower通过适当地调节负载阻抗，从给定的信号源所能获得的最大功率。3．2．35滚降率roll-offrate描述数字通讯声表面波滚降滤波器上升沿特性的系数。在余弦滚降频率特性的情况下，是过渡带与等于取样频率的一半的理想截止频率之比。3．2．36互调失真intermodulationdistortion声表面波换能器或声表面波滤波器响应非线性失真，其频谱特征表现为输出频率等于两个或多个输入频率整数倍之差或之和。3．3声表面波滤波器相关术语3．3．1横向滤波器transversalfilter由压电基片上的输入输出叉指换能器组成的声表面波滤波器。声表面波滤波器的频率响应基本是由换能器的脉冲响应给出。3．3．2频率对称滤波器frequencysymmetricalfilter相对于参考频率具有对称频率特性的声表面波滤波器。3．3．3频率不对称滤波器frequencyasymmetricalfilter相对于参考频率具有规定非对称通带或阻带的声表面波滤波器。3．3．4色散滤波器dispersivefilter通常通过改变指条周期使其群延时为频率函数的声表面波滤波器。3．3．5梳状滤波器combfilter在3个或以上阻带之间有两个或更多的通带的声表面波滤波器。3．3．6谐振滤波器resonatorfilter由两个或更多声表面波谐振器组成的声表面渡滤波器。3．3．7梯形滤波器ladderfilter交替串联和并联声表面波谐振器组成的声表面波滤波器。3．3．8桥形滤波器latticefilter由至少4个声表面渡谐振器连接成网状组成的声表面波滤波器，由两个非相邻的交点作为输入端，剩余两个交点作为输出端(桥式电路)。适用于平衡电路。7 GB／T27700．2—20114技术性能的初步描述用户主要关注的是声表面波滤波器特性应该满足特定的规范。满足规范要求的调谐网络和声表面波滤波器的选择应该由使用者和生产商之间的合同规定。声表面波滤波器的特性通常采用插人损耗和群延时的频率响应来表述，如图1所示。27700．1—2011中5．5．2和5．5．4描述了测量插人损耗和群延时的标准方法。在某些应用中，其他特性如相位失真也很重要。图1声表面波滤波器的频率响应标称频率、最小插入损耗或最大插入损耗，通带波动以及矩形系数进一步规定了插入衰耗的特性。在环境试验前后以及工作温度范围指定的最低和最高温度之间，都应满足规范要求。声表面波滤波器大致划分为两类：横向滤波器和谐振滤波器。横向滤波器分为两类：双向IDT滤波器和单向IDT滤波器。谐振滤波器分为三类，即：梯形滤波器和桥形滤波器、耦合谐振滤波器、IIDT谐振滤波器。声表面波横向滤波器和声表面渡谐振滤波器的基本原理分别在本部分的第5章和第6章叙述。图2给出了声表面波滤波器的频率和相对带宽适用范围，并与陶瓷、晶体、介质、螺旋以及微带滤波器进行了比较。g＼辑鞲I 一⋯一善、。。t』tl；JJ6#目。。＼l图2声表面渡滤波器和其他滤渡器的额率和相对带宽适用范围5声表面波横向滤波器的基本原理51频率响应特性这里给出了一个对声表面渡滤渡器的简单描述以便帮助不熟悉这些滤波器的使用者了解它们的工作原理和特性。声表面渡滤波器使用的是声表面渡，通常是瑞利渡。通过渡传播的机械能量集中在表面下一个波长量级深度范围内。渡在固体表面以103m／s到10‘m／s的速度传播，这个速度使实际的声表面渡滤波器可以在vHF和uHF范围进行滤波工作。声表面波滤波器是在压电基片一个表面上形成的平面电极结构，这种合适的电极结构是实现声表面渡和电信号之间相互转换的手段。囤3信号通过横向滤波器的示意图 GB／T27700．2—2011图3给出的是信号通过横向滤波器的示意图。声表面波滤波器由N个独立的延迟(D。)抽头组成。每个抽头都由系数A。进行加权。信号通过一定数量的延迟并将这些延迟信号进行叠加来实现滤波。这些延迟抽头对应基片上IDT指条的位置，A．对应着由IDT指条给出的加权系数。声表面波滤波器的频率响应H(D由离散傅立叶变换给出，在频率为，时由式(4)表达：ⅣoH(，)一∑A。exp(一j2“fT。)，L=∑D．⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”(4)_--1i--1式中：T。——第n个抽头的累计延时。横向滤波器的幅度和相位特性由采样抽头的加权系数A。和延迟D。两组变量确定。图4声裹面波横向滤波器的基本结构输出阻抗如图4所示，声表面波横向滤波器实际上是由压电基片上的一对换能器组成。当电信号施加到输入IDT时，通过压电效应产生声表面波并沿基片表面在两个方向上传播。在输出IDT处声表面波再次转换为电信号。当IDT是周期为2d的均匀换能器时，在换能器对应的声表面渡频率与RF信号同步传播一个换能周期时，可以实现最大转换效率。IDT的中心频率，0由以下同步条件给出：zafo—Vs⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(5)式中；V：——声表面波速度。当声表面波横向滤波器由两个相同的均匀换能器构成时，其频率响应如图5所示。传递函数T(，)由式(6)近似表示为：T(D一(警)2式中：z一盟丛手i盟，N为指对数。 {鬻擗靛罩2060．1。厂、f＼1厂、．fj／t八7频事L／N图5N对指均匀换能器的声表面波横向滤波器频率响应GB／T27700．2—20115．2加权方法IDT作为一种有N个抽头加权的横向滤波器。可采用多种加权方法，如；变迹加权、抽指加权以及串联(折线)加权。a)变迹加权图6所示的是一个变迹加权换能器，变迹加权是最常用的加权方式。声波只能在极性相反的相邻电极重叠区域产生或者被检测。图6变迹加权b)抽指加权有选择性地抽掉一些电极而获得的一种加权方式，以便与希望的加权函数等效而获得的加权，如图7所示。图7抽指加权c)串联(折线)加权通过分割每个电极对以分配电压而实现的加权，如图8所示。 GB／T27700．2—20115．3滤波器结构及其一般特性5．3．0概述图8串联(折线)加权如图9所示的分裂指(双电极)结构，在一些情况下被用来减小金属电极上声表面波的反射。采用这种几何结构能在每个指对内抵消由表面声阻抗不连续所引起的反射。这种指条结构现在正广泛应用在电视中频(TV-IF)等声表面波滤波器中。图9分裂指(双电极)结构普通的IDT具有双向性，这些双向IDT分别向两个方向发射和接收声表面波。例如，发射IDT将电信号转换为声表面波。声表面波以相同的强度向前后两个方向传播。接收IDT以相同的效率接收其中的一个。这就意味着发射和接收IDT存在大约3dB的双向损耗。因此，6dB的双向损耗是固有的，且为双向两换能器声表面波滤波器里的最小插入损耗。此外，当发射IDT和接收IDT的阻抗与外电路负载匹配时，在这些双向声表面波滤波器中，通常三次渡越回渡(TTE)将会导致很大的通带波纹。为了减少声表面渡横向滤波器中的双向损耗以及三次渡越回波(TTE)，采用了多IDT(IIDT)滤波器(包括三换能器声表面波滤波器)以及单向IDT滤波器。另外，反射器型滤波器(见图19和图20)也可视为一种横向滤波器。栅阵被广泛用作反射器，以一定反射频率响应改变声表面波传播方向。这些反射器型滤波器不仅利用了来自换能器本身的横向滤波器特性，而且还利用了各种反射栅结构的反射频率响应，以形成滤波器传递函数，并通过声表面波来回传播以减小芯片长度。在以下条款中给出了各种类型声表面波滤波器的结构、原理和(或)特性的概述。5．3．1双向IDT滤波器5．3．1．1双向两IDT滤波器如图4所示，在普通的双向两IDT滤波器中，通过使IDT与外电路负载失配以牺牲插入损耗使TTE降到足够低的水平。a)频响对称带通滤波器12 CB／T27700．2—2011由叉指周期和IDT指条对数分别给出了IDT的中心频率和带宽。在相位特性中，相位滞后随频率按比倒增加。因此，在通带中群延时是不变的。频响对称带通滤波器的典型应用是用作无线传输设备的中频滤波器。线性相位特性和平坦的通带幅度特性都非常适合系统要求。图10给出了一种标称频率为70．0MHz声表面波滤波器的典型频率响应。高频声表面波滤波器也可以获得很好的选择性。撷率／M№图10一种用于无线传输装置的声表面渡Ⅱ滤波器的典型响应罩耀槲韶罩菝奉／Ⅲz≥、j—o翟增戤图11一种频响非对称声表面波滤波器的典型响应b)频响非对称带通滤波器在声表面波横向滤波器中，幅度和相位特性可以被独立设计。通过精确的设计技术可以获得涉及参考频率的不对称通带、阻带和／或群延时特性。图1l示出了一种具有频响不对称特性的声表面波电视IF滤波器响应。13∞p／端僻茛罂 GB／T27700．2—2011c)其他类型滤波器梳状滤波器已实现并获得应用。声表面渡匹配滤波器现已用于无线LAN等民用扩频(ss)系统。用于通讯系统的具有奈奎斯特特性的声表面波滤波器已被开发出来。5．3．1．2多mT／交错叉指换能器(ImT)声表面波滤波器随低损耗滤波需求的增加，在3一IDT滤渡器基础上发展了多IDT或交错叉指换能器(IIDT)滤波器。下面给出了3-1DT滤波器的简单解释。a)3-IDT滤波器如图12所示，3-1DT型滤波器具有两个结构相同的接收IDT，对称分布于中心发射IDT两侧。当中心换能器在中心频率处调谐并匹配时，可以完全接收来自两个相反方向的声表面波，这是个可逆的过程，换能器也可以同样产生两个声表面波。同时当相连的两个接收换能器在中心频率处调谐并匹配时，插入损耗可以改善3dB，而且TTE也被消除了。图13示出了900MHz频段声表面波3-1DT滤渡器的典型频率响应。这个工作原理也可延伸至多IDT(IIDT)滤波器。图123-IDT型声裹面波滤波器额率／MHz圈13用于通讯(移动电话)的900MHz频段声表面渡滤波嚣的典型频率响应b)多IDT／交错叉指换能器(IIDT)滤波器多IDT／交错叉指换能器(IIDT)滤波器是通过将输入IDT和输出IDT交错放置来实现的。结构如图14所示，这个滤波器包括(N+1)个输入换能器以及N个输出换能器。14 图14IIDT(多IDT)滤波器框图GB／T27700．2—2011通过这个结构，2-IDT滤波器中6dB的双向损耗可减小到很小的值，且在输入和输出端口与外部负载匹配时可消除三次渡越回波。如图14所示，当输入换能器和输出换能器调谐到与外电路匹配时，声表面渡滤波器插入损耗减小到由最外层输入换能器残留的双向损耗，它与换能器的数量成反比，如式(7)所示：·。log[蹋尘](dB，⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈩5．3．2单向IDT(UDT)滤波器5．3．2．1结构声表面波滤波器的低插入损耗和优良的频率特性都是基于UDT声表面波传播的单向性。理论上声表面波滤波器可具有小于1dB的插入损耗，且幅度和相位特性都可独立控制。它们大致分为两类，一类是多相单向换能器，应用了不同相位差的电场。另一类是应用了相同相位电场的单相单向换能器。a)多相单向换能器在这类中具有代表性的是三相单向和群型单向换能器。三相换能器的单向性通过施加相位彼此相差120。的三相电压来实现。但是，在这种情况下会有第3个电极以绝缘桥的方式横跨在其他某一个电极上，这使滤波器不再是真正的平面结构且降低了其可靠性。图15中的群型单向换能器可以避免以上的缺点。在90。的电相移处仅有几对电极被激励的单向换能器被视作一群。这样可以以共线的方式排列这些群，并使每个群的信号与其他群的信号同相叠加，使滤波器获得更小的插人损耗。常规的加权技术也适用于这类换能器。90‘薯相器图15多相位单向换能器 GB／T27700．2—2011b)单相单向换能器(SPUDTs)这些单相单向换能器(SPUDTs)利用了换能器的内部反射以达到单向的作用。图16表示的是使用内部悬浮电极反射器的换能器的基本结构。图16a)中所示的换能器在正负电极中心处悬浮的开路金属条的移位以获得单向性。同样，也有其他悬浮短路金属条和结合两者的情况，分别如图16b)和图16c)所示。5．3．2．2原理前向反向一¨II|||IIl_I如叠l弋扩L．!．—三一生1鱼．2．I反向型反向b)c)图16单相单向换能器前向a)多相单向换能器在多相单向换能器的一群中，由发射电极激发的波(图15中示出了施加移相90。的电场)和由反射电极所激发的波在前向的相位差为o。(同相)，在相反方向上相位差为180。(反相)。该简单的实验滤波器结构显示，在中心频率99．2MHz上，最小插人损耗为1．0dB以及通带波纹小于0．2dB。换能器有4对和11群电极，Y旋128。切割x传播LiNbOs基片以及50o同轴电缆将分别被用作声表面波传播介质和90。移相器。 GB／T27700．2—2011图17示出了用于数字蜂窝基站的70MHz声表面波IF滤波器实测的幅频特性。该滤波器的输入换能器是不变迹多相单向换能器，输出换能器是变迹双向换能器。换能器制作在Y旋128。切割x传播LiNbOs单晶基片上。该声表面波滤波器显示，在频率为70MHz=E1．6MHz范围内通带波纹的峰峰值为0．2dB且插入损耗为8dB。频率／Mm图17多相单向换能器结构滤波器的频率响应b)单相单向换能器在单相单向换能器中，由于换能器内部结构两边不对称，激发波和反射波的相位差，在前向为o。(同相)，在反向为180。(反相)。换能器的非对称性可以采用质量负载效应、反射器阵列、机电耦合系数的变化以及内部悬浮电极反射获得。换能器用一次光刻法进行制作且外部电路不需要任何移相器。图18示出了使用了内部悬浮电极的单相单向换能器的实验结果，短路和开路栅的结构如图16c)所示，一个200nH的并联绕线电感对每个换能器调谐，声表面渡滤波器在97．3MHz上获得插入损耗2．3dB，带宽大约3．o％。顿率／MHz图18单相单向换能器结构滤波器的频率响应 GB／T27700．2—20”5．3．3反射器型滤波器5．3．3．1结构图19示出了一些反射栅滤波器的基本结构。所有的结构都利用了栅反射特性，这些结构被用在声表面波滤波器和延迟线中。最常见的反射栅滤波器被称之为反射阵压缩(RAC)滤波器，如图19d)所示。通过沿声表面波传播方向逐渐改变阵列周期且使用双90。(u型)反射器，声波在u型反射器进行传播和反射。RAC滤波器多用于雷达系统。图20示出的是另一种实用的z形路径滤波器。该结构是对图19e)结构的改进，以便芯片尺寸最小化。输人换能器激发声表面波，通过一对微倾斜反射器(典型倾斜约为4。)将波从上通道耦合至下通道，以便输出换能器结构能够检测。口iI|i㈣3凸输入输出p输公＼＼g：：>=：j：JllllIIlil]籼髟／／bb)鼽℃输出N心心沁_||籼图19各种反射器型滤波器的结构 GB／T27700．2—2011——-⋯XYX·_—一X+譬t)单相单向换能署双通道滤波器结构折叠路径b)SPD2)T双通道滤波置传播路径图22SPUDT双通道滤波器由于从输入换能器到输出换能器的直达信号会作为高电平寄生信号存在，图19a)所示的共线结构就不再适用。但是，使用图21所示双通道结构，直达寄生信号互相抵消，声表面波滤渡器性能显著改善。图22a)给出另一种双通道声表面波滤波器。这种情况下，反射器在两个通道的中间并设计成几乎一样。两通道的差别仅有一个反射电极的距离，也就是^／2。所选择的换能器是单相单向换能器(SPUDT，见5．3．2)，因此它们自己也可反射。如果还要进一步降低插入损耗，还可选择SPUDT反射器型滤波器。5．3．3．2原理具有色散栅阵列的RAC滤波器主要作为脉冲展宽／压缩器件应用。所有的结构都可利用它们的反射响应用作带通滤波器。在频率范围低于100MHz时，z形路径滤波器用于窄带滤波器(相对带宽为0．2％～1％)有很大优势。使用的基片材料为石英晶体，由两个微倾斜的反射器消除反射角的温度依赖效应，以保持石英晶体良好的温度稳定性，可以得到6dB～10dB范围的插入损耗。图23示出了在71MHz时z形路径滤波器的频率响应。在z形路径设计中，高端阻带通常存在的干扰来自于输人到输出的声直通信号。吕雪自审 GB／T27700．2—2011图23z形路径滤波器的频率响应在双通道声表面波滤波器中，4个IDT被安排在互相隔离的两个通道中。两个输入换能器电学反相180。驱动，而两个输出换能器同相。整个声表面波滤波器的传递函数可以描述为频域内输入和输出换能器传递函数以及反射器频率响应的乘积。图24示出了应用在移动通讯IF中的反射器型滤波器频率响应。该声表面波滤波器主要优点在于：与传统横向滤波器相比可显著减小滤波器长度，且换能器和反射器可以独立设计，以及由三种滤波单元级联的机理，可以获得良好的阻带抑制。缺点是双通道增加了基片宽度，布线更复杂，反射信号增加了额外损耗。迥鬻嘱<耀撅率／Ⅶk图24双通道反射器型滤波器的频率响应SPUDT反射器型滤波器从输入到输出有四种传播路径，每个通道两个，如图22b)所示。第一个路径是从输人经过中心反射器，然后经过输出换能器反射，再经过中心反射器反射，直到被输出换能器所检测。同样，第二个传播路径在经过中心反射器之前包含两个反射。因此，包括输人换能器，中心反射栅，一个换能器反射以及输出换能器的4个选择机理形成了阻带，脉冲响应持续时间为横向滤波器可持续时间的两倍。SPUDT反射器型滤波器在插入损耗为6dB～10dB时可提供范围为0．5％～2％的中等带宽。图25示出了x切割Y旋112．2。传播LiTaO。在110MHz声表面波滤波器的频率响应。是鲁域嚣 GB／T27700．2—2011曼鞋辑一(耀图25SPUDT反射器型滤波器的频率响应反射器型滤波器的设计通常利用栅结构，其反射器的时域响应为相同几何长度的换能器的两倍。这是因为反射的声信号必须进入反射器并被反射出来。总的时域响应对应于两倍反射器结构的长度，可用于窄带、通带形成、脉冲展宽或压缩。因此，反射器型滤波器比传统横向滤波器更小。6声表面波谐振滤波器的基本原理6．1声表面波谐振滤波器的分类除了传统的声表面波横向滤波器外，随着低损耗声表面波滤波器在移动通讯领域的应用，声表面波谐振滤波器迅速为人们所接受。声表面波谐振滤波器能够很容易地实现低损耗，同时，在相同带宽条件下，声表面波谐振滤波器的体积比声表面渡横向滤波器的体积更小。然而，声表面波谐振滤波器可实现的带宽却受到基片材料、设计方法等因素的限制，因而不能独立地设计其幅度特性和相位特性。考虑用户希望了解声表面波谐振滤波器的这些因素，本部分对声表面波谐振滤波器的基本原理和特性加以解释说明。已提出了多种声表面渡谐振滤波器结构并在实践中得到应用。所有这些声表面波谐振滤波器结构在通带内和通带附近基本上都可以采用电感L、电容c和电阻R集总元件的谐振器来描述。各种谐振滤波器之间的差异在把各基本谐振器连接在一起的方法。有关谐振器电路的基本原理是非常简单的，而且也适用于别的压电滤波器，例如晶体滤波器。要了解其基本原理请参见IEC60368-2-1：1988。一般说来，声表面波谐振器可以分为两种类型。一类是梯形滤波器和桥形滤波器，这种类型的滤波器采用梯形或桥形连接的多个单端对声表面波谐振器构成，每个谐振器对应等效电路的每个串／并联谐振臂。另一类谐振滤波器是耦合谐振滤波器和交错叉指换能器(IIDT)的谐振滤波器。这些滤波器利用在单个谐振腔内同时存在多个模式，因而能使滤波器结构得到简化。梯形滤波器和桥形滤波器的基本原理和等效电路与晶体滤波器相同。其差别在于晶体谐振器的位置采用了单端对声表面波谐振器。6．2给出了其实际结构和滤波器特性。耦合谐振滤波器是在单个声表面渡谐振器中利用了多模谐振，而且一个多谐振区域与其通带相对应。从谐振模式的观点来看，耦合谐振滤波器又可进一步划分为横向模耦合谐振滤波器和纵向模耦合谐振滤波器。横向模耦合谐振滤波器通常采用垂直于表面波传播方向上的双模。其基本原理、等效电路和滤波器特性非常接近于单片晶体滤波器。由于纵向模耦合谐振滤波器利用了发生于沿声表面波传22H{富域蒋 GB／T27700．2—2011播方向上的谐振模式，因而纵向模耦合比横向模耦合更强，其结果是纵向模耦合滤波器的带宽比横向模耦合滤波器的带宽更大。6．3讨论了这两种谐振滤波器的结构和滤波器特性。IIDT型谐振滤波器由排成一行的用作输人和输出的多个较少指对数的IDT构成。IDT外侧还可以增加栅条反射器。这种结构能在输入IDT和输出IDT之间实现强耦合，也可以利用多个谐振模式。6．4讨论了这种类型的谐振滤波器。6．2梯形和桥形滤波器6．2．1基本结构在梯形或桥形电路中，设计了两种单端对声表面波谐振器，这两种谐振器的谐振频率略有不同。桥形滤波器特别适用于平衡电路。a)梯形滤波器图26a)示出了一个滤波器结构例子，图27a)示出了梯形滤波器的一个r形节等效电路，在该等效电路中，假定电阻可忽略。该滤波器r形节由一个串臂谐振器(R-)和一个并臂谐振器(Rz)构成。串臂谐振器的谐振频率比并臂谐振器的谐振频率略高。谐振器是在两个反射器之间设置一个IDT，声表面波谐振器的电极制作在压电基片上，如图28所示。谐振器R：和R：是合成谐振器。R：的静态电容是Rz的一半，R：的静态电容是R：的两倍。R；r一一一一一一_1RtR。Ia)梯形滤波器b)桥形滤波署图26梯形滤波器和桥形滤波器的结构b)桥形滤波器这种滤波器由一对串臂声表面波谐振器(R，)和一对并臂声表面波谐振器(R。)电学耦合形成桥形电路，如图26b)所示。图27b)示出了假定电阻可忽略的桥形滤波器等效电路。选择两对谐振器的谐振频率，使一对谐振器的谐振频率近似等于另一对谐振器的反谐振频率。23 GB／T27700．2—2011z．=ix，a)梯形滤波嚣的一个r形节等效电路RLz，=球=jBpb)桥形滤波器等效电路图27梯形滤波器和桥形滤波器的基本节等效电路围28梯形滤波器的电路图 6．2．2工作原理GB／T27700．2—2011a)梯形滤波器图29a)示出了x，和B，随频率的变化情况。图中，并臂谐振器的反谐振频率(厶)约等于串臂谐振器的谐振频率(厶)。镜像传输常数y以x，和B。表述如式(8)所示：tanh7一～／BpX,／(B。X，一1)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(8)式中：墨——谐振器的等效串联电抗；B，——谐振器的等效并联电纳。根据镜像参数滤波器理论，当式(8)为一个虚数时，滤波器就具有通带特性；而当式(8)为一个实数时，滤波器就具有阻带特性。因此，当满足01或B，X，d0时，滤波器具有阻带特性，如图29a)所示。+廿灯0鬻璐j／黾】卜j一{＼Z⋯⋯⋯?7．．．．．．，，fi．厂0(x善。(1X,Bp<0弛<0：X，Bp>I+蛰N0耀鞲a)梯形滤波器乏六一墨∥懒√l丘+I’’／扩IIIII⋯7眦<0撮率，b)矫形滤波器图29梯形滤波器和桥形滤波器的基本原理 GB／T27700．2—2011b)桥形滤波器图29b)示出了x，和x。随频率的变化情况。在这个实例中，串臂谐振器对的反谐振频率(厶)约等于并臂谐振器对的谐振频率(，，)。镜像传输常数y以x，和x，表述如式(9)：tanhO"／2)一一僵了，i⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(9)当式(9)为一个虚数时，滤波器就具有通带特性；而当式(9)为一个实数时艚波器就具有阻带特性。因此，条件X，／X，x．或X，100MHz)传播损耗非常高。表3列出了陶瓷材料的典型数据。表3典型陶瓷材料的几种数据传播速度耦合系数温度系数相对冉瓷材料组合VsK§介电常数m／s％lO一。／kPb(Snl／2Sbl／2)03-PbTi03-PbZr0324202．4—382700．1Pb(Mnl月Nb2n)03—0．9Pb(Zro7．Tio26)0324302．9—174607．2应用电路声表面波滤波器的特性会受到调谐网络和外加电路的影响。为了获得满意的性能，应注意下述问题：a)插入损耗声表面波滤波器的插人损耗主要由下列损耗引起的：换能器的转换损耗、rDT金属电极的欧姆损耗、声传播损耗、体波模式转换损耗、反射器两侧的泄漏损耗，双向损耗以及变迹损耗。在实际情况下，如果是一个双向IDT滤波器，插入损耗通常主要由转换损耗和双向损耗所引起。IDT转换损耗取决于IDT与外加电路之间的阻抗匹配。根据等效电路模型，声表面波横向滤波器的IDT阻抗是电容性的。在声表面波滤波器的中心频率处加以适当的调谐可以使转换损耗达到最小。当在K§>(E／4)(Allfo)2条件下，满足阻抗完全匹配时，转换损耗可以忽略不计。其中，K§、△f／fo分别表示耦合系数和相对带宽。35 GB／T27700．2—20”另一方面t当在KK(n／4)(△f／^)2条件下，可达到的最小转换损耗受到了限制，而最小转换损耗是与K；成反比的。图37给出了几种基片的理论最小转换损耗。为了进一步降低6dB的双向损耗，可以采用一种3-1DT结构。其左右两端是并联电连接的输出换能器。这样做能使损耗降低3dB。一个理想的单向IDT结构可使双向损耗为零。b)应用电路中的噪声系数和其他问题普通的双向IDT滤波器的插人损耗通常比传统的LC滤波器的插入损耗大。如果用声表面波滤波器代替传统的LC滤波器，为了补偿额外的插人损耗，需要外加具有适当增益的放大器。对声表面波滤波器来说，外加放大器有两种：前置放大器和后置放大器。这两种放大器各有优缺点。因此用户和电路设计师应充分考虑其优缺点。在前置放大情况下，系统的前级信号被放大，放大后的信号如果进入放大器的非线性区，可能产生互调或互调干扰。为了减小这种干扰，最好的解决方法是在前置放大电路中采用一个负反馈环路，在允许的范围内尽可能地保持低增益。在后置放大情况下，由于声表面波的插入损耗较大，采用了后置放大器的整个系统的噪声系数可能会恶化。如果信号在声表面波滤波器处被衰减，那么后置放大器的噪声会降低系统的噪声。精确的阻抗匹配是降低系统噪声的最容易的方法之一，因为它可以降低声表面波滤波器的失配损耗。建议在设计前置放大器时应使其具有适当的增益和线性度以避免互调和互调干扰。c)声表面波横向滤波器的三次渡越回波(TTE)TTE是由于输入换能器和输出换能器之间的多次声反射而产生的一种无用信号。这种信号有一个滞后于主信号2t的延时(f表示换能器之间的主信号延时)。如图39所示，TTE在声表面波滤波器的幅度和群延时通带特性上导致一个1／(Zt)周期的渡动。低于主信号40dB的TTE会产生士0．1dB的幅度波动和士0．02t的群延时失真。由于TTE到达输出端时滞后于主信号，因而装有这种中频声表面渡滤波器的电视会在屏幕上出现“重影”(双重图像)。产生TTE的原因在于IDT的声表面渡的声电再生。要降低这种声电再生，常使用的有效方法是使滤波器的端口阻抗失配，增加IDT的转换损耗。TTE抑制的改善，大致是插人损耗值增加(以dB计)的两倍。为抑制电再生导致的TTE，端接阻抗应比IDT的阻抗大得多。如果插人损耗是由前置放大器补偿的话，放大器的输出阻抗应尽可能地高。采用常规的双向换能器的声表面波滤波器总是会存在这种问题。而单向IDT滤波器和IIDT滤波器能够同时降低插入损耗和抑制TTE。这种声表面波滤波器是在特定的阻抗匹配条件下设计的，如果阻抗失配，会增加rrE和插入损耗。7．3可获得性及限制图38给出了在通讯系统中使用的各种类型的声表面波滤波器的相对带宽和插人损耗之间的关系。由于声表面波滤波器有复杂的机理结构，除了TTE以外还有其他的无用信号会影响滤波器性质的响应。这些不被期望的响应必须被抑制或者减小到一个可以接受的程度。在实际使用中，应考虑到声表面渡滤波器的长期稳定性，其中包括：a)谐波响应信号如同压电滤波器那样，声表面波滤波器也要激励谐波响应信号，因而会干扰阻带特性。谐波响应信号的寄生电平与金属化比率和声表面波滤波器的电极结构有关。b)体波信号同声表面渡一样，体波信号是由输入IDT产生的，在基片底部反射以后被输出1DT检测，或者当其接近表面传播时被直接检测。因为体渡信号比声表面渡信号传播更快，所以会影响通带高端区域的阻带衰减。为了消除这些信号，应在基片底面打毛和(或)在输入换能器和输出换能器之间加一个多条耦合器。36 GS／X27700．2—2011c)直通信号由于静电和电磁耦合的缘故，直通信号直接在输入电路和输出电路之间传播。当施加输入电压时，直通信号就会立即出现在输出端。像TTE一样，直通信号也会导致通带波动，如图39所示。然而，其频率周期(砖)等于1／t，是TTE的两倍，t表示主信号延时。有时，直通信号还会填充阻带的陷波频率点，从而降低阻带特性。为了降低这些效应，通常在输入换能器和输出换能器之间设置屏蔽电极。d)基片边缘反射这种反射会导致通带波动。但是，如果使基片边缘倾斜或在基片上设置吸收体就能够降低这种反射。e)老化性能声表面波滤波器和体波滤波器都具有优良的长期稳定性。长期老化率与声表面波滤波器的输入电平、基片封装方法、基片所处的大气条件等因素有关。窄带带通滤波器和低插入损耗滤波器通常采用密封外壳。{耀辐<颦相对带宣／％图38各种声寰面波滤波器的根对带宽与插入损耗之间的关系以及声亵面渡滤波器的带宽 GB／T27700．2—20117．4输入电平曼鬻槲智霉主增戤颇$／MHzTTE的毋=1／(2t)，直通信号的8I=l／t，其中t为声表面波主信号的延迟时问图39TTE或直通信号引起的声表面波滤波器的波动响应输入电平受下列因素限制：a)指条损伤指条损伤是无法补救的。IDT指条之间的空间间隙通常很窄，例如，一个100MHz的IDT的指条间隔只有约5／zm～10Ⅱm。如果给这种IDT施加一个极大的激励电平的话，强电场常常会使指条之间发生击穿。有时，激烈的声应变使电极产生物理损伤。b)频率和(或)响应变化声表面波的声功率被限制在弹性基片的表面。因此，与普通的体波器件相比，在相同激励电平条件下，声表面波器件更易于表现其非线性。c)直流限制电压即使在RF信号输入电平较低的情况下，施加直流电压也可能会损坏声表面波滤波器或使滤波器特性变坏。应与制造商协商确定直流限制电压的大小。d)功率承受能力由RF信号激励电平所产生的过大重复机械应力可能会导致电极损伤，例如：出现缺失和凸起。这种现象会导致中心频率漂移、通带畸变和插入损耗增大。应与制造商协商以决定RF信号激励电平的大小。8注意事项要正确使用声表面波滤波器。因此，应注意直通信号的隔离、防止静电、阻抗匹配以及正确焊接。8．1直通信号直通信号主要是由输入电路和输出电路之间的静电容和电磁耦合导致的。38 GB／T27700．2—2011有多种方法可以降低直通信号。最有效的方法是采用平衡电路(差分电路)来消除杂散电容(静电)或电流回路(电磁)导致的无用耦合信号。集成电路(Ic)易于采用平衡输入电路和／或平衡输出电路。平衡输出(输人)声表面波滤波器连接了平衡输人(输出)IC，能有效地降低直通信号。然而，如果用不平衡变压器来连接不平衡声表面波滤波器与平衡Ic的话，就不能有效地降低直通信号。降低静电容直通信号的另一种方法是对印刷电路板(PCB)上的输入和输出电路之间设置屏蔽。实际上，在多数情况下，对PCB上的印刷电路版图，特别是接地结构，进行某些调整是非常有效的方法。要降低电磁直通信号的有效方法，是在设计输入和输出电路版图时，在输出电路上彻底消除输人电路的电流回路所导致的电磁耦合。因此，在设计电路版图时，应考虑降低或消除静电和电磁耦合。在高频和低阻抗条件下，输入和输出接地模式(通常称为“接地回路”)的公共接地电阻产生的影响作用和直通信号的作用是一样的。为了消除公共接地电阻，应将PCB上的输入和输出分开接地。8．2阻抗匹配条件阻抗匹配条件主要影响通带特性，与传统的声表面波滤波器相比，低插入损耗声表面波滤波器对阻抗匹配条件要求更为严格。对于像谐振滤波器这样的低插入损耗声表面波滤波器来说，应采用特定的端接(负载)阻抗以获得特定的性能。这样的声表面波滤波器须在特定的阻抗匹配条件下设计。如果阻抗失配，就会使声表面波滤波器的幅度波动和插入损耗增大。而对于普通的双向IDT滤波器(高插入损耗滤波器)来说，对阻抗匹配条件的要求不如低插入损耗滤波器那样严格，即使其匹配阻抗变化10％，声表面波滤波器的遥带特性也不会有大的变化。这样应从三次渡越回波(TTE)抑制的观点来考虑阻抗匹配条件。TTE抑制主要根据阻抗匹配条件来决定。降低TTE信号的最简单也最有效的方法是增大插人损耗，即在电路增益允许的范围条件下使负载失配。如果技术要求对最小回波抑制作了规定，那么，就应采用特定的端接阻抗以获得适当的TTE抑制。8．3静电当IDT的电极间隙非常窄时，特别是在高频段，如果存在静电，可能会使声表面波滤波器性能降低，甚至会损坏声表面波滤波器。因此，在检测、包装、搬运和安装声表面波滤波器时应注意不能有静电或施加过大的电压。8．4焊接条件焊接方法不正确或焊接条件不符合要求，有时会损坏声表面波滤波器或使滤波器性能降低。为了避免这种现象的发生，应采用规定的焊接方法，同时应符合规定的焊接温度和焊接时间要求。如果需要重复焊接，则累计焊接时间应在规定的时间内。近年来，手持通讯设备，例如无绳电话或蜂窝电话终端，都广泛采用了表面贴装器件(sMD)型声表面波滤波器。与普通的插装器件相比，对SMD型声表面波滤波器的焊接要求更为严格。如果基片材料具有较大的热释电效应，当温度快速变化时可能会产生过大的电压。为了避免这种现象的发生，应降低热冲击。在焊接过程中，解决问题的有效方法是进行足够的预热。9订购程序当满足标准条款的规定时，应在相关详细规范中做出规定。如果不能完全满足已有详细技术规范的要求，应作特别说明并附加一个偏差表。在少数情况下，如果已有的详细技术规范不合理而产生的偏差，应按照与已采用的标准规范相同的形式重新制定一个新规范。39 GB／T27700．2—2011在订购声表面波滤波器时，可以采用下述清单，同时，应考虑拟定一个标准规范。规范应包括下述内容：a)应用范围。b)有关说明。c)电性能要求1)测试夹具和测试电路；2)参考频率；3)中心频率；4)通带幅度特性：——带宽；——最小／标准／最大插入损耗；——通带波动；——TTE波动(必要时)；——截止频率(必要时)；——其他。5)通带相位特性(必要时)。6)通带群延时特性(必要时)——绝对群延时；——最大失真}——其他。7)过渡带特性(必要时)——幅度特性；——群延时特性。8)阻带特性——阻带抑制(MHz～MHz)；——陷波频率(必要时)。9)无用响应——TTE抑制；——直通信号抑制}——互调失真；——其他因素。lO)阻抗。11)温度系数12)13)14)15)16)17)18)——延时温度系数(TCD)；——频率温度系数(TCF)。输人电平——最大输人电平；——测试输入电平。绝缘电阻。直流限制电压。老化。功率承受能力。功率持续的时间／最高温度／信号波形／信号频率范围(通带、阻带)。其他。 GB／T27700．2--2011d)环境要求1)温度范围——可工作温度范围；——工作温度范围；——贮存温度范围。2)温度循环。3)焊接温度。4)冲击、振动。5)加速度。6)潮湿。7)辐射。8)密封。9)老化。10)其他(例如：静电损坏等)。e)物理要求1)外形尺寸。2)标识。3)可焊性。4)输入、输出接口。5)包装形式(例如；编带、箱装，盒装等)。6)其他(例如：重量，颜色等)。f)检验要求1)适用文件(相关指标)。2)检验机构。3)典型试验。4)典型试验程序。5)可接受质量水平。6)其他。注1：对具有非对称滤波器响应的滤波器来说，建议以参考频率为准来规定通带和阻带的要求。注2：技术规范中应明确规定滤波器是否在冲击、振动或加速度条件下工作。41 GB／T27700．2—2011附录A(资料性附录)本部分与IEC60862-2：2002使用指南技术性差异_及其原因表A．1给出了本部分与IEC60862—2；2002使用指南的技术性差异及其原因的一览表。表A．1本部分与IEC60862电：2002使用指南技术性差异及其原因本部分的技术性差异原因章条号根据我国声表面波行业习惯和生产、使用较多的情况，删除3．2．15删除原文中3．2．15阻带带宽术语，增加阻带抑制术语了阻带带宽术语，补充了阻带抑材术语原文中3．2．23的公式：l五～五I原文中3．2．23的修改说明：lz。+乙l根据Agilent公司仪器资料和3．2．23改为：实际情况，反射系数为一个矢r：Z,--．ZQ量。用r表示4Z。十Z-原文5．1的图3“信号通过横Al{^。{43{一，{向滤波器的示意图”中的标识有误。对图3作了修改；＼八／a)输出靖少了一个求和符号∑}S．1b)符号Dl、A。代表第n个位置的信号，Dr、A一代表最后一个位置N的信输入信号^{一4{^{4{山{号。因此m的前后，^r的＼厂：、／前面有连续符号“⋯”42'