GB/T 27700.2-2011 有质量评定的声表面波(SAW)滤波器 第2部分：使用指南

ICS31．140

L21

雪雪

中华人民共和国国家标准

11

27700．2—20

GB／T

第2部分：使用指南

Surfaceacousticofassessed

wave(SAW)filters

quaIity—

Partoil

2：Guidanceuse

(IEC60862—2：2002，MOD)

201

1-12-30发布

宰瞀嬲鬻瓣警糌赞翼发布中国国家标准化管理委员会仅19

27700．2—2011

GB／T

目次

前言………………：………”I

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

3．1常用术语……………1

3．2响应特性……………4

3．3声表面渡滤波器相关术语…………7

4技术性能的初步描述……………………8

5声表面波横向滤波器的基本原理………………………9

5．1频率响应特性………………………9

5．2加权方法……………11

5．3滤波器结构及其一般特性…………12

6声表面波谐振滤波器的基本原理………………………22

6．1声表面波谐振滤波器的分类………………………22

6．2梯形和桥形滤波器…………………23

6．3耦合谐振滤波器……………………27

6．4交错叉指换能器(IIDT)谐振滤波器……………31

7应用指南…………………32

7．1基片材料及其特性…………………32

7．2应用电路……………35

7．3可获得性及限制……………………36

7．4输人电平……………38

8注意事项…………………38

8．1直通信号……………38

8．2阻抗匹配条件………………………39

8．3静电…………………39

8．4焊接条件……………39

9订购程序…………………39

附录A(资料性附录)本部分与IEC

GB／T27700．2—2011

前言

GB／T

27700(有质量评定的声表面波(sAw)滤波器》分为以下几令部分：

——第1部分：总规范；

——第2部分：使用指南；

——第3部分：外形尺寸。

本部分是GB／T27700的第2部分。

本部分按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。

本部分修改采用IEC

(英文版)。

本部分对IEC

60862—2：2002做了～些技术修改，有关技术性差异已编人正文中并用垂直单线标识

在它们涉及的条款的页边空白处。在附录A中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。

此外，本部分还删除了IEC60862—2：2002的标准前言。

本部分由中华人民共和国信息产业部提出。

本部分由全国频率控制和选择用压电器件标委会(sAc／Tc182)归口。

本部分起草单位：中国电子科技集团公司第二十六研究所。

本部分主要起草人：张晓梅、曹亮、黄广伦、金中洪、何大珍。

27700．2—2011

Cn／T

有质量评定的声表面波(SAW)滤波器

第2部分：使用指南

1范围

本部分规定的声表面波滤波器广泛应用于电视，卫星通讯，光纤通讯和移动通讯等领域。由于这些

声表面波滤波器具有不同的性能指标。所以可将其划分成一些基本类别。

本部分包括各种声表面波滤波器结构，这些声表面波滤波器结构的工作频率范围大约为

10MHz～3

GHz不等，相对带宽为中心频率的0．02％～100％。

制定本部分的目的不是进行理论解释，同时，本部分也不能解决实际中可能发生的问题。本部分旨

在就用户定购一种新用途声表面波滤波器之前应考虑的一些基本问题加以阐述，从而使用户获得性能

符合要求的产品。

本部分给出的标准以及由生产商发布的详细规范，定义了标称频率、通带带宽、通带波动、矩形系数

以及终端阻抗等指标。该部分列举了大量的具有典型性能的各种声表面波滤波器。但是不应该过分强

调使用者在任何情况下都应选择标准中的声表面渡滤波器，他可能为了使用标准中的声表面波滤波器

只是导致电路的微小改变。这点特别针对声表面波滤波器标称频率的选择上。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB／T60862—1：

2003，MOD)

IEC

60368—2—1；1988压电滤波器第2部分：压电滤波器使用指南第1节：石英晶体滤波器

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3．1常用术语

3．1．1

acousticwave

声表面波snrface

SAW

一种沿弹性基片表面传播的声波，其振幅随基片深度呈指数递减。

3．1．2

acousticwavefilter

声表面波滤波器surface

SAWF

具有声表面波特性的滤波器，叉指换能器产生声表面波并沿基片表面传播至接收换能器。

27700．2—2011

GB／T

3．1．3

flowvector

功率流矢量power

类似波印亭矢量，描述声表面渡能量传输特性。

3．1．4

vector

传播矢量propagation

描述波相位传播的矢量。

3．1．5

flow

功率流角powerangle

功率流矢量方向和传播矢量方向之间的夹角。

3．1．6

beam

声表面波波束偏离sAwsteering

在各向异性材料中，功率流角不为零的声表面波传播现象。

3．1．7

diffraction

声表面波衍射SAW

声表面波波束发散和渡前失真的现象(类似有限孔径光源的衍射)。

3．1．8

coefficient

声表面波机电耦合系数SAWcoupling

瑶

声表面波的机电耦合系数，定义如式(1)：

K；=2l锷l………………㈩

式中：

AVs／ys——自由表面和电短路表面的相对速度变化。

3．1．9

叉指换能器intertransducer

digital

IDT

声表面波换能器是由沉积在压电基片上的两个梳状导电结构组成，它将电能转换成声能或者将声

能转换成电能。

3．1．10

inter

单向叉指换能器unidirectionaldigitaltransducer

UDT

能单向发射或者接收声表面波的叉指换能器。

3．1．11多相换能器

transducer

多相换能器multiphase

有至少两个由不同相位驱动输人的叉指换能器。通常作为单向换能器使用。

3．1．12

指条finger

IDT梳状电极的组成单元。

3．1．13

哑(假)指dummyfiner

为了抑制波前失真而引入的无源指。

3．1．14

分裂指splitfinger

一个单元以上构成的指，以抑制声表面波滤波器中的反射。

GB／T27700．2—2011

3．1．15

bar

汇流条bus

将单个电极指连接在一起且将外部电路与声表面波滤波器连接的共用电极。

3．1．16

transducer

加权响应换能器weighted-response

通过结构设计来产生特定脉冲响应的换能器。见3．1．17～3．1．zz。

3．1．17

orsource

指条重叠或源强度fingeroverlapstrength

仅产生机电互作用的指对长度。

3．1．18

变迹apodization

通过改变IDT指条重叠长度而产生的加权。

3．1．19

抽指加权withdrawal

weighting

通过移去指条或源的加权。

3．1．20

电容加权capacitiveweighring

通过改变电极间的电容的加权。

3．1．21

串联加权seriesweighring

将指条分成多个独立单元的加权，这些独立单元通过电容耦合，某些单元还可能不与汇流条相连。

3．1．22

相位加权phaseweighting

在IDT内，改变指条排列周期的加权。

3．1．23

孔径aperture

以中心频率处声表厦波波长量度的波束宽度。

3．1．24

多条耦合器multistrip

coupler

MSC

沉积在压电基片上与传播方向垂直的金属指条阵列，它将声能从一个声通道转换到相邻的声通

道上。

3．1．25

反射器reflector

利用金属条带阵列或沟槽阵列等所提供的周期不连续性构成的一种声表面波反射元件。

3．1．26

reflections

寄生反射spurious

由基片边缘或者电极边缘反射的声表面波或声体波所产生的无用信号。

3．1．27

transitecho

三次渡越回波triple

TTE

由于输入和输出换能器的反射，声表面波在输入和输出IDT间传播路线上来回穿越三次，在声表

面波滤波器中产生的无用信号。

3

27700．2—2011

GB／T

3．1．28

wave

体波信号bulksignals

由体波激发产生并被声表面波滤波器输出检测到的无用信号。

3．1．29

直通信号fecd-throughsignals

电磁干扰信号ofinterference

signalselectromagnetic

由于杂散电容或者其他电磁耦合影响，来自声表面波滤波器输入端并出现在声表面波滤波器输出

端的无用信号。

3．1．30

抑制槽suppressioncorrugation

为了抑制体波信号而在基片非有源面上开的槽。

3．1．31

absorber

声吸收器acoustic

为了吸声而放于基片任意部分且具有高声损耗特性的材料。

3．1．32

electrode

屏蔽电极shieding

用于降低电磁干扰信号的电极。

3．1．33

transducer

交错叉指换能器interdigitatedinterdigital

ⅡDT

由3个或3个以上叉指换能器组成的声表面波换能器。

条反射器。

3．2响应特性

3．2．1

标称频率nominal

frequency

由制造商或规范给定的用以识别声表面波滤波器的频率。

3．2．2

中心频率centre

frequency

上、下截止频率的算术平均值。

3．2．3

参考频率referencefrequency

由规范定义、用于对其他频率进行比较的频率。

3．2．4

截止频率cut-offfrequency

通带中相对衰耗达到给定值时的频率。

3．2．5

loss

总功率损耗totalpower

在给定工作条件下，以dB表示的声表面波滤波器传输给负载的功率与从给定的信号源所能获得

的功率之比的对数。

3．2．6

attenuation

插入损耗insertion

以dB表示的声表面波滤波器插入之前传送到负载的功率和声表面波滤波器插人之后传送到负载

的功率之比的对数。

a

27700．2—2011

GB／T

3．2．7

insertionattenuation

标称插入损耗nominal

在给定的参考频率处的插入损耗。

3．2．8

attenuation

相对衰耗relative

规定频率点损耗与参考频率点的损耗之差。

3．2．9

band

通带pass

相对衰耗等于或小于某一规定值时的频带。

3．2．10

bandwidth

通带宽度pass

相对衰耗等于或小于规定值时的频率点之间的间隔。

3．2．11

band

通带波动passripple

在通带内给定频率范围的损耗特性最大变化值。

3．2．12

TTE波动TTE

ripple

由TTE引起的在给定通带中损耗特性的最大变化值。

3．2．13

insertionattenuation

最小插入损耗minimum

在通带内给定频带范围插入损耗的最小值。

3．2．14

band

阻带stop

相对衰耗等于或大于某一规定值时的频带。

3．2．15

band嘲ection

阻带抑制stop

规定阻带内的最小相对衰耗值。

3．2．16

factor

矩形系数shape

两个给定相对衰耗值的带宽之比。

3．2．17

群延时groupdelay

时间等于用弧度表示的相移对角频率的一阶导数的负数。

3．2．18

标称群延时nominalgroupdelay

在给定参考频率下的群延时。

3．2．19

distortion

群延时波动groupdelay

在给定频带内群延时最大值和最小值之差。

3．2．20

陷波频率trapfrequency

相对衰耗大于或等于规定值的特定频率。

27700．2—2011

GB／T

3．2．21

attenuation

陷渡损耗trap

给定陷波频率的相对衰耗。

3．2．22

band

过渡带transition

截止频率和相邻阻带的最近频率点之间的频带宽度。

3．2．23

coefficient

反射系数reflection

乙和z。两个阻抗之间不匹配程度的一种无量纲的度量。反射系数用r表示，即：

r一糍………………㈩

式中：

乙——表示信号源阻抗或输出阻抗；

乙——表示负载阻抗或输人阻抗。

3．2．24

attenuation

回波损耗return

反射系数倒数绝对值的对数，用RL表示，单位为dB。

甩卅‰刮象鼍I………………㈩

3．2．25

wuve

反射波信号抑制reflectedsignal

suppression

在指定时间窗内，对来自基片边缘或电极的体波或声表面波反射所造成的无用信号与主信号的相

对衰减。

3．2．26

直通信号抑制feedthrough

signalsuppression

在输入和输出电极间，由电磁和静电耦合产生的直通信号与主信号的相对衰减。

3．2．27

无用响应unwanted

response

除所采用的振动模式以外的其他响应。

3．2．28

level

输入电平input

施加在声表面波滤波器输入端口的功率、电压或电流值。

3．2．29

level

输出电平output

传输到负载的功率、电压或电流值。

3．2．30

level

标称电平nominal

性能测量时，给定的功率、电压或电流值。

3．2．31

输入阻抗inputimpedance

当输出端连接规定阻抗的负载时，声表面波滤波器对信号源呈现的阻抗。

3．2．32

输出阻抗outputimpedance

当输入端连接到指定阻抗的信号源时，声表面波滤波器对负载呈现的阻抗。

6

27700．2--2011

GB／T

3．2．33

端接阻抗terminatingimpedance

信号源或负载对声表面波滤波器所呈现的阻抗。

3．2．34

有效功率available

power

通过适当地调节负载阻抗，从给定的信号源所能获得的最大功率。

3．2．35

rate

滚降率roll-off

描述数字通讯声表面波滚降滤波器上升沿特性的系数。在余弦滚降频率特性的情况下，是过渡带

与等于取样频率的一半的理想截止频率之比。

3．2．36

distortion

互调失真intermodulation

声表面波换能器或声表面波滤波器响应非线性失真，其频谱特征表现为输出频率等于两个或多个

输入频率整数倍之差或之和。

3．3声表面波滤波器相关术语

3．3．1

filter

横向滤波器transversal

由压电基片上的输入输出叉指换能器组成的声表面波滤波器。声表面波滤波器的频率响应基本是

由换能器的脉冲响应给出。

3．3．2

filter

频率对称滤波器frequencysymmetrical

相对于参考频率具有对称频率特性的声表面波滤波器。

3．3．3

filter

频率不对称滤波器frequencyasymmetrical

相对于参考频率具有规定非对称通带或阻带的声表面波滤波器。

3．3．4

filter

色散滤波器dispersive

通常通过改变指条周期使其群延时为频率函数的声表面波滤波器。

3．3．5

filter

梳状滤波器comb

在3个或以上阻带之间有两个或更多的通带的声表面波滤波器。

3．3．6

filter

谐振滤波器resonator

由两个或更多声表面波谐振器组成的声表面渡滤波器。

3．3．7

filter

梯形滤波器ladder

交替串联和并联声表面波谐振器组成的声表面波滤波器。

3．3．8

filter

桥形滤波器lattice

由至少4个声表面渡谐振器连接成网状组成的声表面波滤波器，由两个非相邻的交点作为输入端，

剩余两个交点作为输出端(桥式电路)。适用于平衡电路。

7

27700．2—2011

GB／T

4技术性能的初步描述

用户主要关注的是声表面波滤波器特性应该满足特定的规范。满足规范要求的调谐网络和声表面

波滤波器的选择应该由使用者和生产商之间的合同规定。

声表面波滤波器的特性通常采用插人损耗和群延时的频率响应来表述，如图1所示。

GB／T

他特性如相位失真也很重要。

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图1声表面波滤波器的频率响应

标称频率、最小插入损耗或最大插入损耗，通带波动以及矩形系数进一步规定了插入衰耗的特性。

在环境试验前后以及工作温度范围指定的最低和最高温度之间，都应满足规范要求。

声表面波滤波器大致划分为两类：横向滤波器和谐振滤波器。横向滤波器分为两类：双向IDT滤

波器和单向IDT滤波器。谐振滤波器分为三类，即：梯形滤波器和桥形滤波器、耦合谐振滤波器、IIDT

谐振滤波器。声表面波横向滤波器和声表面渡谐振滤波器的基本原理分别在本部分的第5章和第6章

叙述。图2给出了声表面波滤波器的频率和相对带宽适用范围，并与陶瓷、晶体、介质、螺旋以及微带滤

波器进行了比较。

一

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图2声表面渡滤波器和其他滤渡器的额率和相对带宽适用范围

5声表面波横向滤波器的基本原理

51频率响应特性

这里给出了一个对声表面渡滤渡器的简单描述以便帮助不熟悉这些滤波器的使用者了解它们的工

作原理和特性。声表面渡滤波器使用的是声表面渡，通常是瑞利渡。通过渡传播的机械能量集中在表

面下一个波长量级深度范围内。渡在固体表面以103m／s到10‘m／s的速度传播，这个速度使实际的

声表面渡滤波器可以在vHF和uHF范围进行滤波工作。

声表面波滤波器是在压电基片一个表面上形成的平面电极结构，这种合适的电极结构是实现声表

面渡和电信号之间相互转换的手段。

囤3信号通过横向滤波器的示意图

27700．2—2011

GB／T

图3给出的是信号通过横向滤波器的示意图。声表面波滤波器由N个独立的延迟(D。)抽头组

成。每个抽头都由系数A。进行加权。信号通过一定数量的延迟并将这些延迟信号进行叠加来实现滤

波。这些延迟抽头对应基片上IDT指条的位置，A．对应着由IDT指条给出的加权系数。声表面波滤

波器的频率响应H(D由离散傅立叶变换给出，在频率为，时由式(4)表达：

Ⅳo

_--1i--1

式中：

T。——第n个抽头的累计延时。

横向滤波器的幅度和相位特性由采样抽头的加权系数A。和延迟D。两组变量确定。

输出阻抗

图4声裹面波横向滤波器的基本结构

如图4所示，声表面波横向滤波器实际上是由压电基片上的一对换能器组成。当电信号施加到输

入IDT时，通过压电效应产生声表面波并沿基片表面在两个方向上传播。在输出IDT处声表面波再次

转换为电信号。当IDT是周期为2d的均匀换能器时，在换能器对应的声表面渡频率与RF信号同步

传播一个换能周期时，可以实现最大转换效率。IDT的中心频率，0由以下同步条件给出：

zafo—Vs…………(5)

式中；

V：——声表面波速度。

当声表面波横向滤波器由两个相同的均匀换能器构成时，其频率响应如图5所示。传递函数T(，)

由式(6)近似表示为：

T(D一(警)2

式中：

z一盟丛手i盟，N为指对数。

GB／T27700．2—2011

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