射频前端滤波器以延迟时间衡量信号通过器件所需的时延,是评估通信系统实时性的关键指标之一。围绕这一指标,产业链形成了清晰的分工:设计端负责设定包括延迟时间在内的性能目标,制造端通过材料与工艺决定这些指标能否落地,模组封装端则把滤波器与射频前端其他器件整合进整机方案。目前主流的手机滤波器属于声学滤波器,原理是在“电→声→电”的转换过程中对频率进行筛选,主要分为 SAW(表面声波)与 BAW(体声波)两大类。
设计端:指标体系的定义者
滤波器的作用是允许特定频率信号通过、抑制其他频率信号,解决不同频段和通信系统之间的干扰问题。衡量其性能的指标包括 Q 值、通带宽度、插入损耗、阻带抑制度以及延迟时间。其中 Q 值与插入损耗是选择滤波器时最常用、最主要的性能指标:Q 值越高,通频带宽度越窄,对频段的选择性越好;插入损耗以 dB 表示,数值越大衰减越严重。延迟时间则直接关系信号通过器件的时间开销,是通信系统实时性的评估维度之一。设计环节需要在这些指标之间取得平衡,并据此确定采用 SAW 还是 BAW 技术路线。
制造端:工艺决定指标能否落地
不同技术路线的材料与工艺差异,直接影响性能表现。SAW 滤波器在钽酸锂或铌酸锂单晶晶圆(以 4 寸晶圆为主)上采用光刻、镀膜等工艺进行图形化处理,芯片表面结构和制作工艺较简单;BAW 滤波器则在硅晶圆(以 6 寸晶圆为主)上加工,利用 PVD 或 CVD 设备制作压电薄膜是关键工艺环节。由于滤波器使用的是特殊压电材料而非传统硅片,工艺细节较难把控,海外主要滤波器厂商普遍采用 IDM 模式。国内厂商目前大部分集中在 SAW 滤波器领域,SAW 技术出现较早、工艺成熟,普通 SAW 与 TC-SAW 已具备量产能力,I.H.P SAW 也在小批量生产;BAW 领域则因专利壁垒较高,国内厂商多处于积极布局阶段。
封装与模组:整合进整机的一环
滤波器最终需与射频前端其他器件共同集成到手机等终端中。以双工器为例,它由两颗滤波器封装而成,在滤波的同时隔离发射与接收信号,保证共用天线时收发正常工作。封装环节需要在有限空间内完成多器件整合,其集成水平会影响整机射频方案的整体表现。
常见问题
延迟时间在滤波器指标中处于什么位置?
延迟时间指信号通过滤波器所需要的时间,与 Q 值、带宽、插入损耗、阻带抑制度并列,属于衡量滤波器性能的指标之一。其中 Q 值和插入损耗是选择滤波器时最常用、最主要的性能指标,延迟时间则更多用于评估信号时延对通信系统实时性的影响。
SAW 和 BAW 滤波器分别适合什么场景?
SAW 滤波器在 1GHz 以下频段具备成本优势,但普通 SAW 在 1GHz 以上表现不佳;TC-SAW 改善了热稳定性,I.H.P-SAW 工作频率可达 3.5GHz。BAW 滤波器工作频率范围在 1.5GHz-6GHz,插入损耗更低、对温度变化不敏感,适用于要求更高的 4G、5G 通讯,在 5G 的 Sub6 频段仍是首选。
国内滤波器厂商的产业链位置如何?
国内厂商目前大部分集中在 SAW 滤波器领域,德清华莹、好达电子具备普通 SAW 和 TC-SAW 的量产能力,卓胜微自建产线生产 SAW 滤波器,麦捷科技与中电 26 所共同生产的 SAW 产品已进入部分终端企业。BAW 领域国内厂商在积极布局,但受专利限制,整体进展相对缓慢。