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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(dòng)無線數(shù)據(jù)和 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)的快速增長(zhǎng)導(dǎo)致了對(duì)新頻段以及通過載波聚合來組合頻段的需求不斷增長(zhǎng),以容納無線流量。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,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~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,同時(shí)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(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)器來說,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(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(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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