DOI: 10.22184/1992-4178.2021.206.5.80.84

В статье представлены краткие сведения о характеристиках, критериях выбора и основных типах ПАВ-фильтров, предлагаемых компанией RF360.

sitemap
Наш сайт использует cookies. Продолжая просмотр, вы даёте согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с нашей Политикой Конфиденциальности
Согласен
Поиск:

Вход
Архив журнала
Журналы
Медиаданные
Редакционная политика
Реклама
Авторам
Контакты
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
© 2001-2025
РИЦ Техносфера
Все права защищены
Тел. +7 (495) 234-0110
Оферта

Яндекс.Метрика
R&W
 
ISSN 1992-4178
Книги по электронике
 
Вход:

Ваш e-mail:
Пароль:
 
Регистрация
Забыли пароль?
Книги по электронике
Шарапов В.М., Мусиенко М.П., Шарапова Е.В.
Другие серии книг:
Мир электроники
Мир радиоэлектроники
Библиотека Института стратегий развития
Мир квантовых технологий
Мир математики
Мир физики и техники
Мир биологии и медицины
Мир химии
Мир наук о Земле
Мир материалов и технологий
Мир программирования
Мир связи
Мир строительства
Мир цифровой обработки
Мир экономики
Мир дизайна
Мир увлечений
Мир робототехники и мехатроники
Для кофейников
Библиотечка «КВАНТ»
Умный дом
Мировые бренды
Вне серий
Библиотека климатехника
Мир транспорта
Мир фотоники
Мир станкостроения
Мир метрологии
Мир энергетики
Книги, изданные при поддержке РФФИ
Выпуск #5/2021
ФИЛЬТРЫ НА ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ КОМПАНИИ RF360
Просмотры: 1915
DOI: 10.22184/1992-4178.2021.206.5.80.84

В статье представлены краткие сведения о характеристиках, критериях выбора и основных типах ПАВ-фильтров, предлагаемых компанией RF360.
Фильтры на поверхностных акустических волнах компании RF360

В. Ежов

Компания RF360, принадлежащая Qualcomm Inc., выпускает широкую номенклатуру решений для радиочастотных входных интерфейсов (RF Front-­End), в частности фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ) и объемных акустических волнах (ОАВ). Они предназначены для работы в широком диапазоне частот в таких быстрорастущих рыночных сегментах, как мобильная связь 5G, Интернет вещей, беспилотные летательные аппараты, робототехника, автомобильные и промышленные системы. В статье представлены краткие сведения о характеристиках, критериях выбора и основных типах ПАВ-фильтров, предлагаемых компанией RF360.

За последнее время значительно возросло количество сервисов радиосвязи, излучаемые сигналы которых являются источниками взаимных помех. Для повышения надежности работы радиосервисов применяют частотные фильтры, в частности фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), которые рассчитаны на частоты от нескольких МГц до 3 ГГц.

Работа ПАВ-фильтров основана на пьезоэлектрическом эффекте, то есть при приложении давления к пьезоэлектрической подложке механическая энергия преобразуется в электрическую и наоборот. На подложку из пьезоэлектрического материала наносится специальная структура, которая создает поверхностную акустическую волну. Поскольку размеры структуры обратно пропорциональны частоте волны, частоты менее 1 МГц из-за ограниченных размеров подложки получить затруднительно, а частоты выше 3 ГГц требуют создания более тонких структур, что пока недостижимо для современных технологий.

Такие структуры обеспечивают узкополосную фильтрующую характеристику, кроме того, воспроизводимость таких структур в процессе производства очень высокая. Преимуществом ПАВ-фильтров является также то, что длина акустической волны намного меньше длины волны электромагнитного поля, что позволяет достичь очень компактных размеров устройства.

По сравнению с LC-фильтрами ПАВ-фильтры обладают более высокой избирательностью. Кроме того, сигнал более эффективно передается на вход приемника или антенну из-за меньших вносимых потерь. В передающих радиочастотных системах ПАВ-фильтры используются для подавления излучения нежелательных гармоник. В приемных трактах ПАВ-фильтры улучшают избирательность входных каскадов: зеркальные частоты подавляются, а мощные внеполосные помеховые сигналы блокируются.

При выборе ПАВ-фильтра для конкретного приложения следует учитывать требования национальных или международных стандартов, а также ряд характеристик конечного оборудования, в том числе диапазон частот, параметры электромагнитной совместимости, полосу пропускания, чувствительность, максимально допустимые режимы работы (диапазон температур, максимальное напряжение питания и др.).

Каждое приложение работает в одном, а иногда и в нескольких частотных диапазонах. ПАВ-фильтр рассчитан на определенную частоту, которая называется центральной частотой. Например, для GPS-систем центральная частота ПАВ-фильтра составляет 1575,42 МГц.

В каждой стране есть несколько частотных диапазонов, в которых разрешено работать радиочастотным системам. Например, международными стандартами для ISM-диапазона (промышленные, научные и медицинские диапазоны) определены следующие частоты: 433,05–434,79 МГц для Европы и 902–928 МГц для Америки.

Условия электромагнитных помех, в которых работает система, определяют требуемый уровень ослабления вне полосы пропускания ПАВ-фильтра. Ситуацию с источниками помех необходимо проверять как в используемой полосе частот, так и в соседних полосах частот.

Что касается полосы пропускания, то ее можно рассчитать исходя из максимальной и минимальной частот передаваемого сигнала. Частота передаваемого сигнала может меняться из-за производственных допусков, температурного дрейфа, старения, отклонения рабочего напряжения и спектра модуляции передатчика.

Ведущие производители, в том числе RF360, предлагают ПАВ-фильтры с разной шириной полосы, поскольку при их изготовлении могут использоваться различные материалы пьезоэлектрической подложки, такие как кварц или танталат лития.

ПАВ-фильтры с кварцевой подложкой могут иметь очень узкую полосу пропускания (например, 100–120 кГц или 300–1 100 кГц). Они отличаются меньшим температурным дрейфом центральной частоты, однако входной и выходной импеданс превышает 50 Ом и имеет емкостную составляющую. При использовании танталата лития в качестве подложки возможны 50-Ом входы и выходы, но полоса пропускания шире (порядка 600–26 000 кГц), а температурный сдвиг центральной частоты больше.

В спецификации заказчика всегда определена чувствительность приемника, поэтому важно, чтобы потери во входном тракте были как можно меньше. На чувствительность сильно влияет вносимое затухание ПАВ-фильтра. Для наихудшего случая максимальные вносимые потери ПАВ-фильтра – ​это минимальные вносимые потери плюс пульсации в полосе пропускания передачи (узкополосный фильтр) или максимальные вносимые потери для соответствующей полосы пропускания (широкополосный фильтр), указанные в документации.

Компания RF360 предлагает широкий ассортимент ПАВ-фильтров (одиночных, диплексеров, с двухвершинной (double hump) характеристикой) для ключевых секторов рынка: автомобильной электроники, промышленных систем и мобильной связи.

Стандартные и термокомпенсированные ПАВ-фильтры для автомобильной электроники отвечают жестким требованиям стандарта AEC-Q200 и рассчитаны на работу в диапазоне температур –40…125 °C. Устройства поддерживают глобальные частотные диапазоны и находят применение в высокоточных глобальных навигационных спутниковых системах (ГНСС) и телематических системах автомобиля. РЧ-фильтры для ГНСС должны обеспечивать низкие значения потерь и амплитудных пульсаций, чтобы гарантировать высокую чувствительность в соответствующем диапазоне, а также высокое ослабление сигнала в LTE-диапазоне для снижения помех, мешающих приему ГНСС-сигнала.

Доступны два варианта конструктивного исполнения ПАВ-фильтров: керамический SMD-корпус и миниатюрный корпус CSSP (Chip-sized SAW Packaging), минимальные габариты которого составляют всего 1,1 × 0,9 мм (табл. 1).

В автомобильных системах помощи водителю (ADAS), работающих в сочетании с высокоточными мультичастотными ГНСС, жестким требованием является неравномерность группового времени запаздывания (НГВЗ) РЧ-фильтра. Целевое значение этого параметра составляет около 5 нс, чтобы обеспечить точное позиционирование для избежания столкновений. Этим требованиям отвечают ПАВ-фильтры RF360 для автомобильных приложений, популярные серии которых приведены в табл. 2. Соответствие конкретной модели фильтра классу стандарта AEC-Q200 зависит от приложения, в котором используется ПАВ-фильтр (антенная система или приборная панель).

ПАВ-фильтры для Интернета вещей и промышленных приложений, которые предлагает RF360, охватывают все распространенные диапазоны частот ГНСС (GPS, Galileo, Глонасс и Beidou), включая диапазоны L2, L5, L и L1 (табл. 3). Мультидиапазонные диплексеры RF360 для базовых станций систем сотовой связи 5G, 4G, 3G обеспечивают очень высокую изоляцию частотных диапазонов.

В 2020 году компания RF360 представила новую технологию ПАВ-фильтров – ​ultraSAW, предназначенную для мобильных устройств, поддерживающих сети 4G и 5G. Вносимые потери в новых устройствах уменьшены не менее чем на 1 дБ, что делает их более эффективными по сравнению с конкурирующими фильтрами на объемных акустических волнах (ОАВ).

К достоинствам фильтров ultraSAW, рассчитанных на работу в диапазоне от 600 МГц до 2,7 ГГц, относится эффективное выделение приемного и передающего сигналов и подавление перекрестных помех, высокая частотная избирательность, высокий коэффициент добротности (до 5 000), очень низкие вносимые потери и высокая температурная стабильность при очень малом температурном дрейфе (порядка единиц ×10–6 / °C).

Это позволяет OEM-производителям реализовать в многорежимных устройствах 5G и 4G более энергоэффективный РЧ-тракт при меньших по сравнению с конкурентными решениями затратах и аналогичных технических характеристиках. Фильтры ultraSAW предназначены для использования в модулях усиления мощности (PAMiD), модулях входных каскадов (FEMiD), модулях разнесения (diversity modules, DRx), Wi-­Fi-экстракторах, ГНСС-экстракторах и РЧ-мультиплексорах.

ЛИТЕРАТУРА
How to choose the optimal SAW filter. RF360 Application Note 19. September 16, 2019 // www.qualcomm.com.
Product Guide: Automotive RF Filters for GNSS Applications // www.qualcomm.com.
SAW Filters for GNSS Receiver in IoT, Industrial and Consumer Applications // www.qualcomm.com.
SAW device selection table for Industrial Electronics (including Infrastructure Systems, IoT and Multimedia). April 2021 // www.qualcomm.com.
 
 Отзывы читателей
Разработка: студия Green Art