通訊元件-濾波器

通訊元件-濾波器班級：四技光電四甲學生：吳秉擇49123018

李圳玄49123019指導老師：鄒文正老師

大綱

一、簡介二、功能介紹三、濾波器之演進

四、微帶線式濾波器之介紹五、SAWFilters之介紹

六、台灣濾波器產業發展歷程七、結論八、參考文獻一、簡介

現今無線通訊技術的快速發展，已使人們的生活與無線通訊的關係密不可分，就現今人手一機的狀況看來，可見無線通訊的需求更是日益增加。

對於需求日漸增加的射頻電路而言，準確的擷取所需訊號是重要的一環，因此濾波器的好壞變得更為重要了。一個典型的接收發射模組，如上圖所示，我們可以看出幾乎每一個子系統都至少包含一個濾波器。因此，如果少接了一個濾波器，可能會使整個系統的效能大打折扣，甚至無法順利接收或發射訊號。收發信號的天線濾波器二、功能介紹Ⅰ.濾波器的功能主要是將頻域中所不想要頻

帶內的信號濾除，而只讓頻譜中所欲留下

的信號通過。Ⅱ.信號能通過濾波器的頻帶部分稱為通帶

(pass-band)，而濾波器能濾除的頻帶稱為

截止帶(stop-band)。每一種濾波器都有通帶及截止帶，即濾波器選擇讓那些頻率通過的方式，大致上可分為四大類：低通濾波器(low-passfilter)、高通濾波器(high-passfilter)、帶通濾波器(band-passfilter)

及帶拒濾波器(band-rejectfilter)。過濾型式不同之濾波器低通濾波器高通濾波器

第一型

帶通濾波器

第三型

帶通濾波器

第二型

帶通濾波器

第四型

帶通濾波器並聯式共振器組成串聯式共振器組成天線可接收任何頻率的電磁波，經過濾波器之過濾後(依據其波長λ來產生共振頻率點)，主要分為兩條路徑。濾波器通帶之產生

無線通訊前端電路簡意圖天線濾波器路徑一：只有共振頻率的波(即通帶的波)，經由放大器放大至通訊系統中。路徑二：其餘電波(即截止帶的波)就直接流入接地面來產生截止帶。

頻率響應圖

若以使用元件來區分，可分為主動及被動濾波器。

被動濾波器：早期濾波器是由電阻、電容及電感等被動元件所組成的，這類濾波器即為被動濾波器。近年來因為運算放大器等主動元件被普遍的應用，故主動濾波器亦常被使用，使用主動濾波器具有以下優點：主動濾波器：三、濾波器之演進左圖：濾波器主要由電容、電感器所組成的。(續-優點)1.經電路特殊安排，其轉移函數具有等效之電容、電感及電阻等，因此可取代其電子零件。2.主動元件本身具有放大功能，所以主動濾波器本身具有增益。故一般設計濾波器在判斷的截止頻率時，通常以其衰減3dB的頻率為依據。主動濾波器的優點微帶線式濾波器積體製程之濾波器四、微帶線式濾波器之介紹

隨著各種無線通訊科技的蓬勃發展，超導體在高頻電路應用倍受矚目，超導高頻元件被應用來改善通訊品質，使高溫超導體在工業的發展上多了一個重要角色。

微帶線是最廣泛使用的平面傳輸線之ㄧ，最主要的原因是微帶線可用照相蝕刻法製造，製程簡易也非常容易與的主動或被動微波電路連接且機體化，微帶線經過多年來的研究發展，加上近年來，人們對新超導材料與超導薄膜製程也更加進步和成熟，結合高溫超導體與微帶線濾波器的設計與實現依然是值得研究的領域。123●高溫爐管是將材料密度變高，不易毀損。●R-T量測儀器是將薄膜特性量測出來。文獻[1]文獻[2]文獻[1]文獻[3]文獻[4]文獻[5]微帶線型濾波器之演進

平行耦合式濾波器傾斜平行耦合式濾波器連續髮夾型耦合濾波器交錯耦合共振濾波器緊緻型共振器五、SAWFilters之介紹

表面聲波（SurfaceAcousticWave；SAW）是一種性質相當獨特的機械波，當它沿著晶體表面行進時，在垂直晶體表面的方向，能量會以指數形式衰減。產生表面聲波最簡單的方式，就是利用叉指換能器（IDT）來直接激發表面聲波，如圖所示。基本上，叉指換能器分為輸入及輸出兩個部份，並以積體製程技術來開發。

利用叉指換能器（interdigitaltransducer,IDT）

SAW濾波器的結構

來直接激發表面聲波(續-IDT製程原理)

叉指換能器（IDT）它們是一層厚度約2000Å至3500Å的鋁薄膜（鋁電極），經由光蝕刻（photolithography）技術成型在壓電單晶材料之基板表面。當一個訊號電壓外加到輸入換能器的正負電極上時，在每對叉指（finger）之間就會建立電場，壓電基板表面一受到電場的作用，便產生同步耦合之上下振動，而激發出表面聲波。當同極叉指間的距離等於表面聲波波長時，所激發的表面聲波效率最大，一般常用的壓電基板材料有石英（Quartz）、鉭酸鋰（LiTaO3）及鈮酸鋰（LiNbO3）等。因此這種波在晶體表面行進時，最主要的優點就是能夠將能量集中於表層。這種獨特的性質，使得表面聲波元件可以很容易地運用其所攜帶之能量。

IDT的製程原理六、台灣濾波器產業發展歷程

七、結論

近代濾波器方面，目前主要以SAWFilter、LTCCFilter

及石英濾波器為主。其中石英濾波器由於在SAWFilter的崛起後，已漸漸退出高階射頻被動元件的運用，國內僅部分廠商採Casebycase的生產方式，並大多移往大陸，其產品運用則用於家用無線電話及無線電。而在SAWFilter方面，由於SAWFilter應用於高階手機（如GSM等）其後端主要採Flipchip封裝，其技術掌握於德商EPCOS，高階運用早已被外商所佔據。因此，國內廠商主要運用仍以WLAN、藍芽等網通產品為主。另外，國內濾波器廠商亦積極耕耘於SAWResonator，其產品運用主要在於車用遙控器等，單價較SAWFilter低。【1】D.M.Pozar,“MicrowaveEnginnering,”2nded.,NewYork：JohnWiley,1998.【2】E.G.Cristal,andS.Frankel,“Hairpin-lineandhybridhairpin-line/half-waveparallel-coupled-linefilters,”IEEETrans.【3】M.Sagawa,K.Takahashi,andMakimoto,M,“Miniaturizedhairpinresonatorfilterandtheirapplicationtoreceiverfront-endMIC’s,”IEEETrans.【4】J.S.Hong,andM.J.Lancaster,“Couplingsofmicrostripsquareopen-loopre-sonatorsforcross-coupledplanarmicrowavefilters,”IEEETrans.【5】J.T.Kuo,andM.J.Maa,“Planarmicrostripfilterwithtransmissionzerosatrealfrequenciesusingcompactminiaturizedhairpinandsquareopen-loopresonators

,”inProc.【6】/Course/CommExp/CE