聲表面波技術(shù)是六十年代末期才發(fā)展起來的一門新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，它是聲學(xué)和電子學(xué)相結(jié)合的一門邊緣學(xué)科。聲表面波技術(shù)的發(fā)展相當(dāng)迅猛，其應(yīng)用領(lǐng)域從最開始的軍用雷達發(fā)展到現(xiàn)在幾乎遍及整個無線電通訊，特別是最近幾年移動通訊技術(shù)的高速發(fā)展，更進一步地推動了聲表面波技術(shù)的發(fā)展。
    SAW濾波器的主要特點是：設(shè)計靈活性大、模擬/數(shù)字兼容、群延遲時間偏差和頻率選擇特性優(yōu)良(可選頻率范圍10MHz-3GHz)、輸入輸出阻抗誤差小、傳輸損耗小、抗電磁干擾(EMI)性能好、可靠性高、制作的器件體積小、重量輕，而且還能實現(xiàn)多種復(fù)雜的功能。SAW濾波器的特征和優(yōu)點，正適應(yīng)了現(xiàn)代通信系統(tǒng)設(shè)備以及移動通訊輕薄短小化和高頻化、數(shù)字化、高性能、高可靠性等方面的要求。其不足之處是：所需基片材料價格昂貴，另外對基片的定向、切割、研磨、拋光和制造工藝要求高，受到基片結(jié)晶工藝苛刻和制造精度要求嚴(yán)的影響。

1、聲表面波基本理論

    “聲表面波”(SAW)是沿物體表面?zhèn)鞑サ囊环N彈性波。1885年，瑞利(Rayleigh)根據(jù)對地震波的研究，從理論上闡明了在各向同性固體表面上彈性波的特性。1965年，懷特(R.M.White)和沃爾特默(F.W.Voltmer)發(fā)明了“叉指換能器”(IDT)，從而取得了聲表面波濾波器技術(shù)的關(guān)鍵性突破。
     聲表面波SAW(Surface Acoustic Wave)就是在壓電基片材料表面產(chǎn)生并傳播、且其振幅隨深入基片材料的深度增加而迅速減少的彈性波。SAW濾波器的基本結(jié)構(gòu)是在具有壓電特性的基片材料拋光面上制作兩個聲電換能器--叉指換能器(IDT)。它采用半導(dǎo)體集成電路的平面工藝，在壓電基片表面蒸鍍一定厚度的鋁膜，再把設(shè)計好的兩個IDT的掩膜圖案，利用光刻方法沉積在基片表面，分別用作輸入換能器和輸出換能器。其工作原理是：輸入換能器將電信號變成聲信號，沿晶體表面?zhèn)鞑�，輸出換能器再將接收到的聲信號變成電信號輸出。

2、聲表面波(SAW)器件的應(yīng)用

    SAW濾波器在抑制電子信息設(shè)備高次諧波、鏡像信息、發(fā)射漏泄信號以及各類寄生雜波干擾等方面起到了良好的作用，可以實現(xiàn)所需任意精度的幅頻特性和相頻特性的濾波，這是其它的濾波器所難以完成的。另外由于采用了新的晶體材料和最新的精細加工技術(shù)，使得聲表面波器件(SAW)的使用上限頻率提高到2.5-3GHz，從而更加促進SAW濾波器在抗EMI領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。
    SAW濾波器以極陡的過度帶使CATV的鄰頻傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)，與隔頻傳輸相比，頻譜利用率提高了一倍。電視接收機如果不采用SAW濾波器，不可能工作得這么穩(wěn)定可靠。事實上，早期SAW濾波器的主要應(yīng)用領(lǐng)域即是以電視機為代表的視聽類家電產(chǎn)品，進入80年代末之后，由于電子信息特別是通信產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，為SAW濾波器提供了一個廣闊的市場空間，致使其產(chǎn)量和需求呈直線上升趨勢。目前世界聲表面波(SAW)濾波器的年產(chǎn)量在6億只以上。
    移動通信系統(tǒng)的發(fā)射端(TX)和接收端(RX)必須經(jīng)過濾波器濾波后才能發(fā)揮作用，由于其工作頻段一般在800MHz-2GHz、帶寬為17-30MHz，故要求濾波器具有低插損、高阻帶抑制和高鏡像衰減、承受功率大、低成本、小型化等特點。由于在工作頻段、體積和性能價格比等方面的優(yōu)勢，SAW濾波器在移動通信系統(tǒng)的應(yīng)用中獨占鰲頭，這是壓電陶瓷濾波器和單片晶體濾波器所望塵莫及的。
     在無線尋呼系統(tǒng)中，BP機接收到的RF信號需先濾波后再進行放大，濾波器的電氣特性直接影響到接收信號的靈敏度和精確度。早期生產(chǎn)的BP機一般采用LC濾波器，由于LC濾波器的調(diào)試復(fù)雜，選擇性和穩(wěn)定性又較差，因此現(xiàn)已逐漸被SAW濾波器所取代。
    隨著Internet的迅猛發(fā)展，全球上網(wǎng)的用戶愈來愈多，但目前通過電話上網(wǎng)的最大缺點是帶寬太窄(幾十千頻)，下載速度極慢，而CATV的網(wǎng)絡(luò)頻率資源豐富，不少商家因而均在開發(fā)基于CATV網(wǎng)的寬帶多媒體數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)(如VOD等)，通過CATV上網(wǎng)可使信息傳輸速度提高幾十倍以上，在這些系統(tǒng)中都要用到高性能的SAW 濾波器來解決鄰頻抑制問題�？梢�，SAW濾波器的市場前景十分可觀。
    聲表面波(SAW)器件具有工作頻段寬(10MHz-3GHz)，信息容量大，時帶積大(可達104以上)，頻響特性好，勿需調(diào)整，一致性好，體積小，重量輕，可靠性高等特點，自1965年第一個聲表面波器件制作出來以來，得到了廣泛的應(yīng)用和迅速的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域從最開始的軍用雷達，發(fā)展到現(xiàn)在的幾乎覆蓋了整個無線電通訊領(lǐng)域。主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：
    （1）聲表面波諧振器可用于汽車無鑰匙插入系統(tǒng)、run-flat tire系統(tǒng)、自動門開關(guān)、個人及家庭安全、銷售點的無線終端、條碼閱讀器、身份證標(biāo)簽、計算機外設(shè)、CATV 和VTRS的RF調(diào)制器；
    （2）用于光通信中時鐘恢復(fù)單元；
    （3）Nyquist聲表面波濾波器(SAW)用于無線電收音機；
    （4）用于CATV系統(tǒng)的VSB聲表面波濾波器；
    （5）用于移動通訊系統(tǒng)(GSM、DCS、DECT、CDMA、AMPS)的前、末端和中頻濾波的低損耗聲表面波濾波器；
    （6）用于無線本地環(huán)路的聲表面波濾波器；
    （7）用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)和微波傳輸系統(tǒng)的聲表面波濾波器；
    （8）聲表面波濾波器用于電視機的中頻濾波；
    （9）用于Pager的低損耗聲表面波濾波器；
    （10）用于無繩電話的聲表面波濾波器；
    （11）用于BB機的聲表面波濾波器。

3、聲表面波(SAW)濾波器的選型指導(dǎo)

     聲表面波(SAW)濾波器是無源器件，其主要電性能參數(shù)及定義是：
    （1）中心頻率： 給定相對插入損耗(比如-3dB)電平的兩個截止頻率值的算術(shù)平均值。
    （2）通帶寬度(帶寬)： 給定相對插入損耗電平的兩個截止頻率間的頻率間隔。
    （3）插入損耗： 在給定端接負載下，插入濾波器前，信號源直接傳給視在功率與插入濾波器后傳給負載的功率之比，通常以分貝表示。通常情況下，濾波器的插入損耗是用通帶中最大輸出電平頻率點的插入損耗值來衡量。
    （4）通帶波紋： 指通帶內(nèi)規(guī)定頻域的最大損耗之間的差值。對于聲表面波濾波器，還給出了一個通帶波紋的概念，定義為平頂通帶內(nèi)最大的兩個相鄰峰和谷之間的損耗差值。
    （5）阻帶抑制： 在給定頻帶內(nèi)器件的最大旁瓣電平。
    （6）矩形系數(shù)： 指兩個規(guī)定的損耗值所確定的頻帶寬度之比，未特別指明時，可用40dB帶寬與3dB帶寬之比來量度。
    （7）群時延波動：在規(guī)定通帶范圍內(nèi)，群延時的最大差值。
    （8）選用器件的性能應(yīng)定性考慮的因素是：
    ·窄帶濾波器將比寬帶濾波器體積更長；
    ·小矩形系數(shù)濾波器將比大矩形系數(shù)的器件體積更長；
    ·窄帶器件將有比寬帶器件更差的群時延波動；
    ·低頻器件體積將比高頻器件大；
    ·給定帶外抑制越高，器件延遲時間就越長；
    ·器件越長，成本就越高；
    ·較大插入損耗越的濾波器將有較好的振幅、相位和群時延波動特性；

4、聲表面波濾波器的發(fā)展方向

     當(dāng)前，SAW濾波器的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
    （1）小型片式化：SAW濾波器的小型片式化，是移動通信和其它便攜式產(chǎn)品提出的基本要求。為縮小SAW濾波器的體積，通常采取三方面的措施：一是優(yōu)化設(shè)計器件用芯片，設(shè)法使其做得更��；
    （2）是改進器件的封裝形式，現(xiàn)在已經(jīng)由傳統(tǒng)的金屬殼封裝改為LCCC(無引線陶瓷芯片載體)表面貼裝的形式(體積最小的產(chǎn)品僅為2.5×2mm，重約22mg)；三是將不同功能的SAW濾波器封裝在一起，構(gòu)成組合型器件以減小占用PCB 的面積，如應(yīng)用于1.9GHz PCS終端60MHz帶寬的雙頻段SAW濾波器。
    （2）高頻、寬帶化：為適應(yīng)電子整機高頻、寬帶化的要求，SAW濾波器也必須提高工作頻率和拓展帶寬。研究表明，當(dāng)壓電基材選定之后，SAW濾波器的工作頻率則由IDT電極條寬度所決定，IDT電極條愈窄，頻率愈高。采用半導(dǎo)體0.35-0.2μm級的精細加工工藝，可制作出2-3GHz的SAW濾波器。拓展SAW濾波器的帶寬通常從優(yōu)化設(shè)計IDT的電極結(jié)構(gòu)入手。比如將IDT按串聯(lián)和并聯(lián)形式連接成梯形若干級聯(lián)的結(jié)構(gòu)，輸入/輸出直接實現(xiàn)連接，采用0.4μm以下的精細加工技術(shù)，就可制作出用于無線局域網(wǎng)(LAN)的2.5GHz 梯形結(jié)構(gòu)諧振式SAW濾波器，帶寬達100MHz；在多重模式濾波器中，采用縱向連接的濾波器帶寬要比橫向耦合型濾波器大一些，因此被廣泛用于蜂窩電話和尋呼機的RF濾波，而后者具有陡削的窄帶特性，可用于個人數(shù)字蜂窩(PDC)和模擬電話的中頻(IF)濾波。
    （3）低插入損耗：早期SAW濾波器的最大缺陷是插入損耗大，一般在15dB以上，這對于要求低功耗的通信設(shè)備特別是接收前端是無法接受的。為滿足現(xiàn)代通信系統(tǒng)以及其它用途的要求，人們通過開發(fā)高性能的壓電材料和改進IDT設(shè)計，使器件的插入損耗降低到3-4dB，最低可達1dB。