谐振器|5G 毫米波滤波器，最佳方案是究竟是什么？( 二 ) 5g

在这种情况下，将天线做为一个马马虎虎的滤波器已经足够，但在某些时候，我们需要为天线元件准备真正的滤波器。那么，这些毫米波滤波器究竟如何制造？
广泛应用于手机的声波滤波器
当今手机中的大多数滤波器都使用声波技术，这一技术设计压电材料在电场影响下的轻微变形，以及物理变形后产生电场。因此，电信号可以转换为机械振动，机械振动也可以转换为电信号，这些机械振动相当于晶体内的声波。
通过建立一种声学谐振结构，可以将输入信号施加到谐振器的一端。该输入信号由许多不同频率的信号组成——有些是用于其他频段的信号，而有些则是环境噪声。滤波器的首要任务是消除通带之外的任意信号。
通带内的信号频率分量将引起声学共振，接着声波滤波器检测到这些声学共振并将其转换回滤波器另一端的电域。理想情况下，该输出将由所有被清除了不必要频率的输入信号组成。
这些声波滤波器有很多优点，包括通带干净、尺寸非常小和成本结构有利，尤其是高产量的制造业降低了成本。
在较低频率下，表面声波 (SAW) 滤波器占主导地位，使用这些滤波器，材料表面的波被激发，并耦合到同一表面附近的输出端。
对于更高的频率，体声波 (BAW) 滤波器则占主导地位，与低频率下的 SAW 相反，不是在材料表面激发波，而是利用了大量材料从顶部到底部共振，输出电极位于下方。这需要更复杂的处理，因此它们往往比 SAW 滤波器更昂贵。
BAW 滤波器有两种基本版本，区别在于内部驻波的设置方式。

一个版本需要从底部到顶部进行反射，并且使用独立式谐振器 BAW (FBAR) 滤波器和空气腔完成这项工作。
另一个版本使用一系列看起来像声学镜（类似于光的布拉格反射器）的层，被称为固体安装谐振器 (SMR) BAW 滤波器。

SAW 和 BAW 滤波器都是使用 MEMS 加工技术制造的，但它们似乎在更高的频率下开始失效了，这表明该行业可能需要为毫米波频段寻找新的滤波器。
【 谐振器|5G 毫米波滤波器，最佳方案是究竟是什么？】毫米波滤波器的三种选择
毫米波无线电信号并不新鲜。例如，雷达和微波装置已经在使用它们，但这些往往是只能处理一两个频率的大型装置。对于 5G，必须对更多频段进行更加的严格过滤，而且能让它们装入移动手机。
虽然 SAW 和 BAW 已经不被纳入考虑范围，但 Resonant 拥有所谓的 XBAR 技术，并声称该技术可以扩展声学技术的可用范围。该公司从头开始重新设计 BAW 滤波器，使用不同的压电材料——铌酸锂——并将两个触点都放在顶端上，类似于 SAW。
不过与 SAW 的主要区别在于，使用 XBAR 时，触点不会有物理上的移动。“使用 SAW，金属棒会进行物理移动，也就意味着它们在金属迁移过程中失去了动力，”Eddy 指出。
“当我们对这种结构进行建模时，XBAR 提供了 5G 所需的能量、带宽和功率处理能力——尤其是当我们专注于 3 至 5 GHz 时，”他继续说道。“现在我们正在研究 5 到 7.1 GHz 的 WiFi，然后是 7 到 9 GHz 的超宽带。该模型可以用于毫米波吗？我们认为可以。”
XBAR 滤波器看起来很有前途，但重点是，它代表了在这个频率范围内的一种新方法。其他两种众所周知的毫米波滤波器技术是波导和腔体滤波器，但与使用声波的 SAW 和 BAW 滤波器不同，它们使用电磁波进行共振，都有广泛的结构选择，通常用于微波应用。
这些谐振器的尺寸通常根据频率范围而定，尺寸或间距在四分之一波长范围内。频率越高，波长越短，滤波器越小。对于 5G 频率，谐振器的尺寸在缩小——但仍然不能够装入手机。
“有一种叫做‘波导腔’的介质，它的高度和宽度决定了可以通过它传播的能量，”Vye 说。“低于该频率，能量不会传播，高于某个频率，就会出现调制问题。”
谐振器的使用有助于减少不必要的模式。“波导腔滤波器内部有一些柱子，”Vye 说。“它的作用与陶瓷滤波器相同，它的特性是根据柱子的尺寸，在特定频率下停止或传递能量。谐振器之间的物理尺寸将影响带宽，而谐振器的数量会影响衰减，即滤波器越多，衰减越快。但这样一来，就增加了滤波器的长度，也增加了过滤器的材料成本。”
对基站而言，由于可以容纳更大的尺寸，该技术是适合的，但对于手机而言，这一滤波器依然太大。
微带滤波器是频率高达 30 GHz 的另一种选择。通过这种设计，在印刷电路板 (PCB) 上创建微带线以支持电磁谐振。不过依然存在一个问题，一般来说， PCB 材料被普遍认为质量不高。