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RF 濾波器為何越來越重要?

2019-07-22

RF 濾波器為何越來越重要?
       移動無線數(shù)據(jù)和 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)的快速增長導(dǎo)致了對新頻段以及通過載波聚合來組合頻段的需求不斷增長,以容納無線流量。3G 網(wǎng)絡(luò)只使用了大約五個頻段,LTE 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在使用的頻段有 40 多個,隨著 5G 的到來,頻段的使用數(shù)量還會進(jìn)一步增加。
互聯(lián)設(shè)備必須要跨多個頻段來發(fā)送蜂窩信號、Wi-Fi 信號、藍(lán)牙信號和 GPS 信號,同時還要避免干擾。我們可能會立即想到智能手機,但安裝在車頂?shù)孽忯~鰭、蜂窩基站、雷達(dá)和通信系統(tǒng)以及與物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 相連接的工業(yè)、科學(xué)或醫(yī)療應(yīng)用都是如此,這時就需要濾波器出場了。


沒有濾波器的智能手機就是一塊磚頭
與天線一樣,濾波器正成為聯(lián)網(wǎng)混頻器中一個日益重要的部分。設(shè)備會收到各種頻率,而濾波器可以讓所需頻率通過,同時抑制不需要的頻率。換句話說,濾波器就像是約翰·羅納德·瑞爾·托爾金的著作《指環(huán)王》中的甘道夫一樣:“你休想從這里過去!”如今的設(shè)備為了避免被干擾,通常裝有 30 到 40 個濾波器。隨著下一代高端智能手機所需的濾波器數(shù)量更多,這一情況還會變得更加復(fù)雜。


濾波器設(shè)計挑戰(zhàn)

      濾波器是 RF 設(shè)計工程師必不可少的工具,但它們也面臨著諸多挑戰(zhàn)。對于起動器來說,濾波器的性能會隨著溫度的變化而變化。如今各種設(shè)備中的濾波器所承受的平均溫度可達(dá) 60 攝氏度(140 華氏度)或更高,而室內(nèi)濾波器所承受的平均溫度為 25 攝氏度(77 華氏度),鯊魚鰭或車頂中嵌入的濾波器所承受的溫度甚至更高。濾波器的溫度越高,就越難過濾掉特定頻率,信號因而就越有可能“漂移”至相鄰頻段。
      由于新分配的很多頻段與現(xiàn)有頻段十分接近,管理溫度漂移便顯得尤為重要。與此同時,載波聚合 (CA) 也在迅速發(fā)展,蜂窩服務(wù)提供商最多可將 5 個載波信道組合在一起來提高網(wǎng)絡(luò)性能,其中精確濾波是必備條件。
為了解決溫度問題,RF 行業(yè)正在開發(fā)低漂移和無漂移的濾波器技術(shù)。表面聲波 (SAW) 和體聲波 (BAW) 濾波器在溫度發(fā)生變化時依然能保持性能高度穩(wěn)定,可滿足新興設(shè)備嚴(yán)苛的性能要求。

       如上文所述,下一代的高端智能手機同樣需要配備更多濾波器。與 RF 的所有其他組件類似,留給濾波器的空間十分有限。工程師必須要能將多個濾波器整合進(jìn)更小的空間內(nèi),才能發(fā)揮出更高性能。
雙工器、三工器、四工器,甚至是六工器,這類設(shè)備統(tǒng)稱為多路復(fù)用器。多路復(fù)用器可將多個濾波器整合在一個器件中,從而幫助設(shè)計人員節(jié)省空間、簡化設(shè)計、滿足性能要求,同時還能避免干擾。
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