中心論題：
- SAW濾波器匹配的目的
- 實(shí)際SAW濾波器匹配時(shí)需要注意的問題
解決方案：
- 評(píng)估板和系統(tǒng)板上的匹配元件值有些差異，其原因是分布參數(shù)不同，需要微調(diào)元件值
- 高損耗濾波器通常要求失配，以得到好的通帶特性
- 低損耗濾波器通常要求最佳匹配，以得到小的損耗和駐波系數(shù)（SWR）
- 抑制好輸入輸出之間的直通信號(hào)是SAW 濾波器的裝配的主要問題
如何在電路板上安裝和匹配 SAW 濾波器，發(fā)揮SAW 濾波器的最佳性能，這對于應(yīng)用SAW 濾波器的人員很重要，為此我們介紹SAW 濾波器的使用和匹配。
一般的 SAW 濾波器在接入電路中都要求前后級(jí)加匹配，這些匹配結(jié)構(gòu)和元件值由濾波器制造廠家提供，系統(tǒng)人員在設(shè)計(jì)PCB 時(shí)就要考慮匹配。我們要避免將匹配元件安裝在SAW 濾波器的內(nèi)部，這不象LC 濾波器容易將匹配和濾波器作為一個(gè)整體考慮。如果將匹配元件安裝在SAW 濾波器的內(nèi)部，器件的可靠性將是一個(gè)很大的問題。
SAW 濾波器匹配的目的
a.取得小的駐波系數(shù)。特別是高損耗SAW 濾波器，其駐波系數(shù)一般在5~10，匹配后可以改善到2~5。對于低損耗SAW 濾波器通過匹配可以使駐波系數(shù)達(dá)到1.2~2。
b.取得小的損耗。對于損耗在30~40dB 的高損耗SAW 濾波器通過匹配可以得到20~25dB的損耗。而對于SPUDT 的濾波器，要求必須匹配才能得到小的損耗。
c.取得平坦的通帶特性。對于大帶寬SAW 濾波器、TCRF 濾波器、SPUDT 濾波器等如果不匹配，通帶波紋很大，匹配后不但損耗降低，而且可以得到平坦的通帶特性。
d.LC 匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)得當(dāng)，可以起到LC 濾波器的作用，提高遠(yuǎn)端帶外抑制。
SAW 濾波器的匹配不同于其他濾波器的匹配，針對不同結(jié)構(gòu)的SAW 濾波器其匹配目標(biāo)不同。對于高損耗SAW 濾波器并不需要與外部電路完全的共軛理想匹配，因?yàn)樵谳^大的聲輻射條件下，改進(jìn)理想匹配雖然可以實(shí)現(xiàn)低損耗，但卻是以增加幅度和相位波動(dòng)為代價(jià)的。這些器件通常有意使器件在一定程度上失配。對于中等損耗的SPUDT 濾波器，其匹配也不完全是理想電匹配。對于1~4dB 的低損耗SAW 濾波器則要求盡量理想電匹配以取得最小損耗。為了使聲表面波器件應(yīng)用簡單，濾波器的輸入輸出端一般采用二元件進(jìn)行匹配。對不同的 SAW 濾波器S 參數(shù)，匹配網(wǎng)絡(luò)不同，需要根據(jù)Smith 圓圖，選取合適的匹配網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在Smith 圓圖中，經(jīng)匹配從起點(diǎn)到目的位置點(diǎn)經(jīng)過的曲線長度越短，匹配后頻響特性越好。
如圖1(c)中兩條曲線分別對應(yīng)于圖1(a)、(b)的匹配電路網(wǎng)絡(luò)。
圖 1 二種簡單匹配電路方案(a)、(b) 及對應(yīng)的Smith 圓圖路徑(c)
匹配結(jié)構(gòu)確定后，如何找到匹配元件值？一般有兩種方法：一是試驗(yàn)法。借助于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的Smith圓圖和頻響圖實(shí)際匹配。二是借助于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，提取SAW濾波器的S參數(shù)，計(jì)算濾波器的四端網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納Y參數(shù)，通過軟件匹配計(jì)算匹配元件值，最后指導(dǎo)試驗(yàn)匹配。
實(shí)際 SAW 濾波器匹配時(shí)需要注意的問題
a.評(píng)估板和系統(tǒng)板上的匹配元件值有些差異，其原因是分布參數(shù)不同，需要微調(diào)元件值。
b.高損耗濾波器通常要求失配，以得到好的通帶特性。
c.低損耗濾波器通常要求最佳匹配，以得到小的損耗和駐波系數(shù)（SWR）。
d.損耗越小的濾波器對匹配元件值越敏感SAW 濾波器與LC 濾波器、介質(zhì)濾波器、腔體濾波器相比，損耗大、信號(hào)延遲時(shí)間長，因此SAW 濾波器的裝配比其他濾波器更講究。例如：一個(gè)25dB 損耗SAW 濾波器，要求濾波器帶外抑制大于55dB，則對PC 板隔離度要求大于80dB。因此，抑制好輸入輸出之間的直通信號(hào)是SAW 濾波器的裝配的主要問題。SAW 濾波器的直通信號(hào)對濾波器性能的影響有兩方面：一是惡化帶外抑制；二是通帶波紋增大。
圖2是橫向SAW 濾波器的典型脈沖響應(yīng)，圖3 是同一只SAW 濾波器不同安裝引起直通信號(hào)抑制不同，得到的濾波效果也完全不同。
圖 2 橫向SAW 濾波器的典型脈沖響應(yīng)
圖 3 SAW 濾波器的的直通信號(hào)抑制好(a)和差(b)對頻響的影響
SAW 濾波器的直通來源大致有三方面：一是PC 板的布線帶來的輸入輸出之間的雜散電容C1、C2；二是輸入輸出的匹配之間的耦合；三是匹配地和濾波器的地并不是理想地，由地電阻引起耦合。如圖4 所示。
(a)雜散電容引起的耦合 (b)匹配元件之間的互耦 (c)地電流回路引起的耦合
圖4 引起直通的三種模型
針對直通信號(hào)的來源，比較好的SAW 濾波器的PC 板按圖5 設(shè)計(jì)，并注意如下幾點(diǎn)：采用雙面大面積接地的PC 板;PC 板作些垂直交叉金屬化孔，減小PC 板間的電容耦合;濾波器接地底座緊貼PC 板，以便接地良好,能的話，外殼邊緣與PC 板加焊幾個(gè)點(diǎn);輸入輸出匹配元件垂直放置，特別是電感，以減小互耦;匹配網(wǎng)絡(luò)和濾波器各自的地電流回路盡量短，以減小地電流回路引起的耦合;輸入輸出的匹配元件盡量遠(yuǎn)，以便降低匹配元件之間的直達(dá)信號(hào);可能的話，在濾波器輸入輸出間的PC 板開隔離槽減小PC 板介質(zhì)層引起的RF 泄漏;可能的話，在濾波器輸入輸出間、匹配網(wǎng)絡(luò)間加隔離腔。
圖 5 優(yōu)化的SAW 器件PC 板
