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『這個知識不太冷』系列，旨在幫助小伙伴們喚醒知識的記憶，將挑選一部分Qorvo劃重點的知識點，結合產業現狀解讀，以此溫故知新、查漏補缺。本篇繼續闡述 RF 濾波器的一些重要概念。

了解濾波器的溫度系數

似乎每年都會為手機、Wi-Fi、汽車等應用分配新的頻譜。增加新的頻譜是好事，它們會推動無線設備逐步改進。但增加這些額外的頻譜有時候會影響到某些區域，導致其中的頻段相互重疊。此外，因為 RF 路徑增加，會導致系統發熱量隨之增加。

為了確保妥善隔離這些信號路徑，會使用溫度系數較低的RF濾波器。但并不是任何一種濾波器都適用于這些頻段緊密相連的應用。如圖1所示，手機和Wi-Fi頻段有時候緊挨著彼此，只相差幾個兆赫茲。我們使用BAW等RF濾波器技術來確保這些頻段彼此共存。

圖1：緊密連接的 Wi-Fi 和手機頻段的示例

在SAW和BAW技術中，采用最優的溫度系數至關重要。它可以決定一個應用是容易遭到RF干擾，還是具有出色的信號質量。在BAW和SAW技術中，濾波器響應基于溫度變化，如圖2所示。

圖2：壓電式濾波器的溫度漂移

當濾波器響應隨著應用溫度而改變時，濾波器帶寬在變冷時向右漂移，在變熱時向左漂移。濾波器的溫度漂移是由工藝的百萬分之一攝氏度(ppm/°C) 特性和濾波器在應用中經歷的溫度漂移決定的，如圖2所示。

應用的頻率和環境條件通常是固定的，因此，要將濾波器的溫度漂移降到最低，唯一方法是通過工藝技術。使用溫度補償（TC）濾波器工藝技術會影響濾波器的整體響應。如圖2所示，TC-SAW、多層SAW和BAW技術工藝大大降低了單個濾波器的溫度漂移。這些BAW、多層SAW和TC-SAW工藝技術提供更低的插入損耗，產生更陡的濾波器裙邊，并提供更好的溫度響應，這些都等同于溫度變化期間更好的帶外衰減。它們還能提高接收器的靈敏度、隔離和抑制。

與SAW濾波器相比，BAW濾波器本身對溫度變化的敏感度更低。溫度補償（TC-SAW和TC-BAW）甚至會進一步降低溫度敏感度。

在BAW中，可以使用某些設計技術來創建TC-BAW類型的結果，但一般來說，當涉及到實現良好的溫度系數值時，BAW是有效的。但是，由于結構不同，三種類型的BAW在求解溫度系數時存在差異。

下圖說明空腔可能會影響散熱路徑，從而影響濾波器的溫度系數。在5G和Wi-Fi應用中，當處于更高頻率時，BAW相較于FBAR的優勢會更加明顯。由于諧振器的尺寸更小，所以在更高頻率下，處理濾波器的功率會變得更具挑戰性。但是，在使用BAW時，反射器層也會變得更薄，這會進一步改善散熱。

圖3：BAW 與 FBAR 濾波器在功率和散熱方面的比較

相比之下，使用FBAR時，空腔上方的膜變得更薄，降低了它從諧振器轉移熱量的能力。因此，當BAW和FBAR之間的插入損耗為常數時，發射功率每升高一瓦，溫度升高20°C，FBAR則是每瓦升高70°C。溫度變化越小，性能越高，使得BAW濾波器能夠滿足系統在高功率、高溫條件下的插入損耗和帶外衰減要求。此外，因為高Q因數和高耦合，BAW濾波器具有低插入損耗，這有助于降低功耗和相關的散熱問題。

由于如今的高頻率和小尺寸應用，溫度方面的限制也愈加嚴苛。此外，設計的頻率越高，要滿足參數要求的難度就越大。其中一個關鍵參數是插入損耗。線路長度、匹配組件、濾波器組件和連接走線都會對插入損耗產生額外影響。頻率高于3GHz時尤其如此。為了優化系統的鏈路預算，需要使用低插入損耗濾波器。

Q因數評估

濾波器的插入損耗由多種因素決定。其中包括相對于中心頻率的濾波器帶寬、濾波器的階數，以及組成組件的諧振器的Q因數。Q因數是衡量諧振電路的選擇性的一個指標。

如圖4所示，諧振器損耗和耦合是實現低插入損耗和高選擇性的關鍵。如果諧振器的耦合和阻抗相似，可以通過Q因數來比較它們的性能。