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RF 濾波器為何越來(lái)越重要？

2019-07-22

RF 濾波器為何越來(lái)越重要？
移動(dòng)無(wú)線數(shù)據(jù)和 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致了對(duì)新頻段以及通過(guò)載波聚合來(lái)組合頻段的需求不斷增長(zhǎng)，以容納無(wú)線流量。3G 網(wǎng)絡(luò)只使用了大約五個(gè)頻段，LTE 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在使用的頻段有 40 多個(gè)，隨著 5G 的到來(lái)，頻段的使用數(shù)量還會(huì)進(jìn)一步增加。
互聯(lián)設(shè)備必須要跨多個(gè)頻段來(lái)發(fā)送蜂窩信號(hào)、Wi-Fi 信號(hào)、藍(lán)牙信號(hào)和 GPS 信號(hào)，同時(shí)還要避免干擾。我們可能會(huì)立即想到智能手機(jī)，但安裝在車頂?shù)孽忯~(yú)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(shí)就需要濾波器出場(chǎng)了。

沒(méi)有濾波器的智能手機(jī)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(gè)日益重要的部分。設(shè)備會(huì)收到各種頻率，而濾波器可以讓所需頻率通過(guò)，同時(shí)抑制不需要的頻率。換句話說(shuō)，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(guò)去！”如今的設(shè)備為了避免被干擾，通常裝有 30 到 40 個(gè)濾波器。隨著下一代高端智能手機(jī)所需的濾波器數(shù)量更多，這一情況還會(huì)變得更加復(fù)雜。

濾波器設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
濾波器是 RF 設(shè)計(jì)工程師必不可少的工具，但它們也面臨著諸多挑戰(zhàn)。對(duì)于起動(dòng)器來(lái)說(shuō)，濾波器的性能會(huì)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(yú)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(guò)濾掉特定頻率，信號(hào)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(shí)，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(gè)載波信道組合在一起來(lái)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(wèn)題，RF 行業(yè)正在開(kāi)發(fā)低漂移和無(wú)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(shí)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(jī)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(gè)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(gè)濾波器整合在一個(gè)器件中，從而幫助設(shè)計(jì)人員節(jié)省空間、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、滿足性能要求，同時(shí)還能避免干擾。
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