谐振器|5G 毫米波滤波器，最佳方案是究竟是什么？( 二 )

“这些单元之间的间距基于毫米波，也就是说间距大约为 5 毫米，” Eddy 说。“适应这一间距是必然。” 但目前对于毫米波来说是不可能的，因此任何过滤都是在混频器之后完成。
基站有足够的空间来容纳滤波器尺寸，但手机提出了苛刻的小尺寸要求。在可预见的未来，小型滤波器的最佳频率可能是 28 GHz，因为这是手持设备中可能使用的毫米波频率，更高的频率更有可能用于塔对塔通信，这些系统不像手机那样受空间限制。
“对于基站之类的东西，我们将依赖陶瓷介质滤波器和金属腔体滤波器，” Cadence 的 AWR 软件技术营销总监 David Vye 说。“它们永远无法满足移动设备内部的空间要求。”
在早期，28 GHz（或相近）频段的滤波需求更加宽松。3D Glass 首席技术官 Jeb Flemming 表示：“最初几年我们常常听到，手机中不会有任何毫米波滤波器。因为那时候还不会分解频段，主要使用天线进行滤波。”
在这种情况下，将天线做为一个马马虎虎的滤波器已经足够，但在某些时候，我们需要为天线元件准备真正的滤波器。那么，这些毫米波滤波器究竟如何制造？
广泛应用于手机的声波滤波器
当今手机中的大多数滤波器都使用声波技术，这一技术设计压电材料在电场影响下的轻微变形，以及物理变形后产生电场。因此，电信号可以转换为机械振动，机械振动也可以转换为电信号，这些机械振动相当于晶体内的声波。
通过建立一种声学谐振结构，可以将输入信号施加到谐振器的一端。该输入信号由许多不同频率的信号组成——有些是用于其他频段的信号，而有些则是环境噪声。滤波器的首要任务是消除通带之外的任意信号。
通带内的信号频率分量将引起声学共振，接着声波滤波器检测到这些声学共振并将其转换回滤波器另一端的电域。理想情况下，该输出将由所有被清除了不必要频率的输入信号组成。
这些声波滤波器有很多优点，包括通带干净、尺寸非常小和成本结构有利，尤其是高产量的制造业降低了成本。
在较低频率下，表面声波 (SAW) 滤波器占主导地位，使用这些滤波器，材料表面的波被激发，并耦合到同一表面附近的输出端。
对于更高的频率，体声波 (BAW) 滤波器则占主导地位，与低频率下的 SAW 相反，不是在材料表面激发波，而是利用了大量材料从顶部到底部共振，输出电极位于下方。这需要更复杂的处理，因此它们往往比 SAW 滤波器更昂贵。
BAW 滤波器有两种基本版本，区别在于内部驻波的设置方式。

一个版本需要从底部到顶部进行反射，并且使用独立式谐振器 BAW (FBAR) 滤波器和空气腔完成这项工作。
另一个版本使用一系列看起来像声学镜（类似于光的布拉格反射器）的层，被称为固体安装谐振器 (SMR) BAW 滤波器。

SAW 和 BAW 滤波器都是使用 MEMS 加工技术制造的，但它们似乎在更高的频率下开始失效了，这表明该行业可能需要为毫米波频段寻找新的滤波器。
毫米波滤波器的三种选择
毫米波无线电信号并不新鲜。例如，雷达和微波装置已经在使用它们，但这些往往是只能处理一两个频率的大型装置。对于 5G，必须对更多频段进行更加的严格过滤，而且能让它们装入移动手机。
虽然 SAW 和 BAW 已经不被纳入考虑范围，但 Resonant 拥有所谓的 XBAR 技术，并声称该技术可以扩展声学技术的可用范围。该公司从头开始重新设计 BAW 滤波器，使用不同的压电材料——铌酸锂——并将两个触点都放在顶端上，类似于 SAW。
不过与 SAW 的主要区别在于，使用 XBAR 时，触点不会有物理上的移动。“使用 SAW，金属棒会进行物理移动，也就意味着它们在金属迁移过程中失去了动力，”Eddy 指出。