SAW/BAW濾波器為5G手機設計整合更多頻段

作者 : Majeed Ahmad, EDN主編

RF濾波器是5G設計的關鍵組成部份,可容納更多頻帶數,並支援更高頻寬應用,如HD視訊。而且,它還能夠讓5G頻段與Wi-Fi頻譜共存,這也是手機設計的重要考量因素之一...

射頻(RF)濾波器可將手機發射和接收的無線訊號從不同頻段中分離出來。在調整4G結構使其適用於5G更高頻段的同時,RF濾波器也在經歷著巨大變革。5G設計中不斷增加的濾波元件催生了突破性的進展,比起目前採用的多矽晶體聲波(BAW)技術提供了更高的頻寬、工作頻率與輸出功率。

例如,高通公司(Qualcomm)持續強化其薄膜技術,將聲表面波(SAW)濾波器的工作頻率從600MHz提升至2.7GHz。高通聲稱,這種ultraSAW濾波器的插入損耗較同類產品改善了1dB,從而可有效延長行動裝置的電池壽命。

 

1:高通將ultraSAW濾波器整合到5G設計的RF前端(RFFE)模組中。(來源:Qualcomm)

雖然SAW濾波器具有良好的抗干擾和抗共存特性,但通常用於低頻段。在高通嘗試增強該項技術的同時,其他公司則針對現有BAW濾波器展開工程改造,以期應用於更高頻段。

再造BAW濾波器

 以總部位於美國北卡羅來納州夏洛特市的公司Akoustis為例,該公司於2019年5月獲得了為5G手機開發BAW濾波器的訂單。據其CEO兼創辦人Jeff Shealy表示,Akoustis在兩個月內就交付了這筆5G手機濾波器的訂單。這家BAW RF濾波器供應商不僅提供n79頻段手機用BAW濾波器(n79頻段屬於5G NR頻譜範圍,工作頻率為4.7GHz),另外還提供用於5G小型基地台基礎設施設計的n77頻段濾波器。Akoustis也為Wi-Fi和國防應用提供BAW濾波器產品。

另一家位於美國加州戈萊塔的BAW供應商Resonant則與全球最大的RF濾波器製造商村田製作所(Murata)達成了長期合作夥伴關係。該合作交易將使Murata獲得Resonant的XBAR濾波器技術使用權,而Murata則將為這家RF濾波器和模組供應商提供700萬美元的策略投資。

XBAR是Resonant的全新BAW濾波器技術,能滿足5G手機應用的高頻寬和高頻率要求。Resonant聲稱已經開發出新的濾波器,可用於工作頻率為3GHz至6GHz的5G新無線(New Radio;NR)裝置,以及工作頻率為28GHz或更高頻率的毫米波(mmWave)系統。

2Resonant2019年的世界行動通訊大會(MWC)首度展示XBAR濾波器。(來源:Resonant) 

XBAR技術可提供超過10%的相對頻寬比,相形之下,4G裝置僅為3-5%。而且,它還可以處理高功率RF訊號,以因應訊號在這些頻率的衰減。最後,由於XBAR濾波器通帶中心的插入損耗約為1dB,因而能夠有效延長電池壽命。

RF濾波器是5G設計的關鍵組成部份,可容納更多頻帶數,並支援更高頻寬應用,如高畫質(HD)視訊。而且,它還能夠讓5G頻段與Wi-Fi頻譜共存,這也是手機設計的重要考量因素之一。

本文同步刊登於2022年2月《EE Times Taiwan Digital》數位雜誌

(參考原文:SAW, BAW filters prep to accommodate more bands in 5G mobile designs,By Majeed Ahmad)

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