前言

近年來伴隨著搭載高性能處理器的智能手機(jī)/平板電腦等多功能終端的普及，無線通信領(lǐng)域的信息量暴增成了重大課題。針對這一課題，通信業(yè)界采用了第二代通信規(guī)格的Long Term Evolution（LTE）的方法來對應(yīng)，這種頻率的頻帶運(yùn)用方法至今尚未在移動(dòng)設(shè)備中使用過。

此外，為了對應(yīng)新頻率Radio Frequency（RF）電路中的元器件個(gè)數(shù)也相應(yīng)增加。原來的Global System for Mobile Communication（GSM）/Universal Mobile Telecommunications System（UMTS）對應(yīng)終端的規(guī)格是GSM中搭載4個(gè)，UMTS中搭載2-4個(gè)頻帶的情況居多，而LTE對應(yīng)終端中則多搭載了1-2個(gè)頻帶。對于手機(jī)制造商來說，像移動(dòng)設(shè)備這種有限的空間中為了能夠搭載更多的元器件，就必須通過將電子元器件模塊化和高密度化之后進(jìn)行元器件安裝，那么電路板產(chǎn)生的發(fā)熱惡化以及與發(fā)熱元件相鄰的原因而導(dǎo)致溫度上升是設(shè)備內(nèi)部的元器件無法避免的問題。

本章將介紹村田制作所研究出的解決移動(dòng)設(shè)備溫度上升問題的對策，這就是具備減少溫度變化時(shí)頻移量這一特征的Temperature Compensated-Surface Acoustic Wave（TC-SAW）。

SAW雙工器的運(yùn)作以及課題

過濾頻率用的Surface Acoustic Wave（SAW）雙工器具有小型化和選擇性廣的特點(diǎn)，是為手機(jī)的小型化、多功能化和多樣化做出貢獻(xiàn)的電子元器件之一。

首先，我們將針對SAW雙工器在RF電路中實(shí)際運(yùn)用時(shí)究竟是如何工作的進(jìn)行簡單說明。圖1是典型的RF電路圖。在收信時(shí)通過Antenna（Ant）來接收信號的頻率通過Switch（SW）切換成適當(dāng)?shù)腟AW雙工器，再通過SAW雙工器過濾成必要的頻率，再傳送到Transceiver-Integrated Circuit（Transceiver-IC）。而送信時(shí)從Transceiver-IC產(chǎn)生的高頻信號通過Power Amplifier（PA）增幅后，再通過SAW雙工器過濾成必要的頻率，從Ant向基站發(fā)送信號。此外，SAW雙工器還能防止送信時(shí)從送信電路向接收電路產(chǎn)生的送信信號的回旋。

圖1、RF電路圖實(shí)例

SAW雙工器在送信時(shí)通過PA產(chǎn)生增幅的信號功率有必要更有效率地向Ant傳輸，而這時(shí)因?yàn)镾AW雙工器的關(guān)系會導(dǎo)致信號功率發(fā)生損耗。損耗的信號功率會轉(zhuǎn)換成熱能而使SAW雙工器自身發(fā)熱。此外，隨著對應(yīng)頻帶數(shù)量的增加，又由于模塊化和高密度實(shí)裝的關(guān)系促使對像PA這種發(fā)熱元器件的影響增大。因此，SAW雙工器考慮到了移動(dòng)設(shè)備所使用的RF電路中的溫度變化，它已經(jīng)將一定的溫度變化范圍計(jì)算在內(nèi)了。此時(shí)必須考慮的問題是SAW雙工器的溫度變化會導(dǎo)致頻率發(fā)生變化。這種頻率變化是之前說過的對應(yīng)RF電路中溫度上升問題SAW雙工器不得不考慮的課題。

TC-SAW、STD-SAW以及BAW的頻率溫度依賴性的比較

針對這個(gè)課題所提出的解決方案有望近年成為降低頻率溫度依賴性的技術(shù)。村田制作所采用特有的技術(shù)研發(fā)出了降低頻率溫度依賴性的產(chǎn)品TC-SAW，除此之外還有Standard（STD）–SAW。

此外，近年來市場中的Bulk Acoustic Wave（BAW）技術(shù)通過良好的頻率選擇性和高頻對應(yīng)使其成為存在感劇增的技術(shù)，下面將把各種頻率溫度依賴性作比較。

圖2中是村田制作所正在產(chǎn)品化的TC-SAW、STD-SAW和一般的BAW的頻率溫度依賴性的實(shí)例。圖2所示的ppm/deg.C表示的是當(dāng)溫度變化時(shí)頻率變化的比率。該值可以顯示出溫度變化細(xì)微的情況下依賴性極小。村田制作所的TC-SAW和STD-SAW相比較的話STD-SAW的值僅僅是-38ppm/deg.C而TC-SAW的值大約在-10ppm/deg.C，幾乎減低了STD-SAW的1/4的變化量。和BAW比較的話，BAW的頻率溫度依賴性約為-33ppm/deg.C，TC-SAW幾乎減低了1/3的變化量。根據(jù)這個(gè)結(jié)論可以得出TC-SAW具有優(yōu)化頻率溫度依賴性的特征。

圖2、TC-SAW、STD-SAW以及BAW的頻率溫度依賴性