射頻干擾一直是無線通信的天敵，它要求設計師采取凌厲手段以束其就范。隨著每臺設備內所支持頻段的日益增多，當今的無線設備必須要同時防范來自其它設備及自身的干擾信號。

一款高端智能手機必須要對多達15個頻段的2G、3G和4G無線接入方式的發(fā)送和接收路徑進行濾波，同時要濾波的還包括：Wi-Fi、藍牙和GPS接收器的接收路徑。必須對各接收路徑的信號進行隔離。還必須要對出處雜多、難以盡舉的其它外部信號進行抑制。要做到這點，一款多頻段智能手機需要八或九個濾波器和八個雙工器。如果沒有聲濾波技術，這將難以實現。

SAW：成熟且仍在發(fā)展

聲表面波（SAW）濾波器廣泛應用于2G接收機前端以及雙工器和接收濾波器。SAW濾波器集低插入損耗和良好的抑制性能于一身，不僅可實現寬帶寬，其體積還比傳統(tǒng)的腔體甚至陶瓷濾波器小得多。因為SAW濾波器制作在晶圓上，所以可以低成本進行批量生產。SAW技術還支持將用于不同頻段的濾波器和雙工器整合在單一芯片上，且僅需很少或根本不需額外的工藝步驟。

存在于具有一定對稱性晶體內的壓電效應是聲濾波器的“電動機”及 “發(fā)電機” 。當對這種晶體施以電壓，晶體將發(fā)生機械形變，將電能轉換為機械能。當這種晶體被機械壓縮或展延時，機械能又轉換為電能。在晶體結構的兩面形成電荷，使電流流過端子和/或形成端子間的電壓。電氣和機械能量間的這種轉換的能量損耗極低，無論電/機還是機/電能量轉換，效率都可高達99.99%。

在固態(tài)材料中，交替的機械形變會產生3,000至12,000米/秒速度的聲波。在聲濾波器內，對聲波進行導限以產生極高品質因數（Q值可達數千）的駐波（standing waves）。這些高Q值的諧振是聲濾波器的頻率選擇性和低損耗特性的基礎。

在一款基礎SAW濾波器（圖1）中，電輸入信號通過間插的金屬交指型換能器（IDT）轉換為聲波，這種IDT是在諸如石英、鉭酸鋰（LiTaO3）或鈮酸鋰（LiNbO3）等壓電基板上形成的。在一款非常小設備內，IDT的低速特性非常適合眾多波長通過。

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圖1 ：基本SAW濾波器

但SAW濾波器有局限性。高于約1GHz時，其選擇性降低；在約2.5GHz，其使用僅限于對性能要求不高的應用。SAW器件易受溫度變化的影響，是個老大難問題：溫度升高時，其基片材料的剛度趨于變小、聲速也降低。

一種替代方法是使用溫度補償（TC-SAW）濾波器，它是在IDT的結構上另涂覆一層在溫度升高時剛度會加強的涂層。溫度未補償SAW器件的頻率溫度系數（TCF）通常約為-45ppm/℃，而TC-SAW濾波器則降至-15到-25ppm/℃。但由于溫度補償工藝需要加倍的掩模層， 所以，TC-SAW濾波器更復雜、制造成本也更高，但仍比體聲波（BAW）濾波器便宜。

高性能BAW

雖然SAW和TC-SAW濾波器非常適合約1.5GHz以內的應用，高于1.5GHz時，BAW濾波器非常具有性能優(yōu)勢（圖2）。BAW濾波器的尺寸還隨頻率升高而縮小，這使它非常適合要求非常苛刻的3G和4G應用。此外，即便在高寬帶設計中，BAW對溫度變化也不那么敏感，同時它還具有極低的損耗和非常陡峭的濾波器裙邊（filter skirt）。

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圖2 ：高于1.5GHz時，BAW濾波器非常具有性能優(yōu)勢

不同于SAW濾波器，BAW濾波器內的聲波垂直傳播（圖3）。對使用石英晶體作為基板的BAW諧振器來說，貼嵌于石英基板頂、底兩側的金屬對聲波實施激勵，使聲波從頂部表面反彈至底部，以形成駐聲波。而板坯厚度和電極質量（mass）決定了共振頻率。在BAW濾波器大顯身手的高頻，其壓電層的厚度必須在幾微米量級，因此，要在載體基板上采用薄膜沉積和微機械加工技術實現諧振器結構。

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圖3：BAW濾波器內的聲波垂直傳播。

為使聲波不散漫到基板上，通過堆疊不同剛度和密度的薄層形成一個聲布拉格（Bragg）反射器。這種方法被稱為牢固安裝諧振器的BAW或BAW-SMR器件（圖4）。另一種方法，稱為薄膜體聲波諧振器（FBAR），它是在有源區(qū)下方蝕刻出空腔，以形成懸浮膜。

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圖4：BAW–SMR器件。

因這兩種類型BAW濾波器的聲能密度都很高、其結構都能很好地導限聲波，它們的損耗都非常低。在微波頻率，BAW可實現的Q值、在可比體積下、比任何其它類型的濾波器都高，可達：2500@2GHz。這使得即使在通帶邊緣的吃緊處，它也有極好的抑制和插入損耗性能。