射频滤波元器件如何推动5G技术发展

来源:电子发烧友网发布时间:2023-06-13820浏览

电子发烧友网报道（文/李宁远）滤波器，射频前端模块中过滤信号的核心部件，在射频前端市场中占据着最大的份额。从目前射频前端使用滤波器的价值量来看，伴随着通信频段的增多，滤波器在射频前端价值量占比仍有不断扩大的趋势。

不同技术路线的带通滤波器特征与工艺特点

射频滤波器主要有三个种类，分别是让低频率信号通过的低通滤波器LPF，然后是让高频率信号通过的高通滤波器HPF。最后是按需求让特定频率信号通过的带通滤波器BPF，现有的滤波器均使用这三种技术中的其中一种。

应用广泛的陶瓷滤波器在低通滤波器LPF、高通滤波器HPF和带通滤波器BPF中都有其身影，而目前通信设备中最常用的SAW、FBAR（包括BAW）滤波器则都属于带通滤波器。在高频应用领域，FBAR（包括BAW）、SAW和陶瓷滤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。二者对于通带附近的频率都拥有陡峭的衰减特性，FBAR的带外抑制陡峭度会更好。FBAR更适合使用在一些带外抑制要求较高的频段，更陡峭的衰减特性和更低插入损耗让FBAR在高频段、大带宽下能保持更高的性能。

而陶瓷滤波器，其实可以覆盖到FBAR和SAW都无法实现的宽频率，且插入损耗在各类带通滤波器BPF中也是最低的，耐功率也优于FBAR和SAW。但是，陶瓷滤波器不能衰减，无法提供带外抑制，这是硬伤。在各类为大家熟知的终端里，不同技术的各种滤波器会根据作用功能都有相应的使用。

FBAR采用压电型薄膜，薄膜上下部分均有电极，在压电薄膜下方形成空洞，使压电薄膜产生共振。SAW则是在压电材料的基片上形成梳状的电极idt，信号输入后，压电基片上会产生与外加信号频率相同的机械振动波，通过调整IDT的宽度间隔，让所希望的频率通过。

陶瓷滤波器则有不同的工艺，分为集中常数型滤波和分布常数型滤波。集中常数型滤波是很多电感和电容集成在一个滤波器中，这些集成在其中的电容和电感有着严格的公差，在低通滤波和高通滤波中较为常见。分布常数型滤波中则是谐振器，可以通过增加谐振器数量来实现更宽的带宽和陡峭性能，是BPF类滤波的工艺构造，可以用在5G NR Sub 6GHz频段。

5G发展背后的RF滤波器

在5G已经到来且逐步扩大其应用范围的今天，更高带宽和更快数据速率的巨大需求需要通过不断的网络升级实现。和通信技术不断进步相辅相成的是，市场对射频滤波器的体积、能耗、功能、频段等要求不断提升，高性能的射频滤波器需求日益增多。

这些特性各异的高频率RF滤波器在5G技术的发展中有着重要的推动作用。FBAR滤波器优秀的Q因子值意味着滤波器整体的性能更好，通过先进工艺获得高电气Q因子值，在更高频段、更大带宽下能保持更高的性能。其次，FBAR滤波器适用于更高的频率，不仅能适用于10GHz内频率，甚至还能更高（60GHz），市场对射频滤波器频段等要求是在不断提升的，适配更高频率显然更符合市场趋势。

SAW虽然在5G时代开始在频率上略显吃力，但高端SAW仍然依靠先进的工艺和厂商深厚的积累，体现出了不俗的竞争力，例如村田的IHP-SAW技术，可以实现2.5-3GHz乃至更高的频率性能。在SAW技术探索上，向5G乃至6G突破也有着曙光。分布常数型陶瓷滤波器则依靠高带宽高频能力，在推动5G技术落地中一直稳定地发挥着作用。