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声表面波应用的前世今生

       声表面波是什么?声表面波的应用在什么地方?

这好像是很专业的知识吧?据说声表面波器件应用很多,我们在生活里却很少看到它们,因为它们是安静地潜伏在各种通信设备中。从六七十年代,大家还在听收音机的时候(收音机小盆友懂吗?),它就开始在卫星通信及定位(GPS)、无线通信、导航、识别和定位、遥测遥控系统等广泛渗透。它曾随着电视机的普及进入到千万家庭,又随着手机的大量应用与你形影不离。

它,以独特的角度见证了通信行业的发展。

概念

在各式各样的电子产品及无线通讯产品中,都会牵涉到信号的接收与发射。为了确保信号的质量,在系统设计时,会使用到数量不一的滤波器。 滤波器的种类很多,有陶瓷滤波器、LC滤波器等,各依所对应之频率范围、频率响应特性、价格之不同而在使用上有所分别。SAW滤波器是利用电磁波与声波的特性进行传播的。

表面声波是一种独特的机械波,它沿着晶体表面行进时,在垂直晶体表面的方向,能量会以指数形式衰减(就是说衰减非常非常快),而当其深入超过一个波长深度时,能量密度则降为在表面时的十分之一,因此这种波在晶体表面行进时,最主要的优点就是能量能够集中于表层。 这种独特的性质,使得声表面波元件可以很容易地运用其所携带之能量。

早期应用  雷达、广播

作为六十年代末期(85后父母一代哦)才发展起来的一门新兴科学技术,声表面波技术是声学电子学相结合的一门边缘学科。由于声表面波的传播速度是电磁波的十万分之一(最快的飞机1000Km/h,它的1/10000010m/h,比蜗牛似乎快一点?),在它的传播路径上容易取样和进行处理,因此,用声表面波去模拟电子学的各种功能,能使电子器件实现超小型化和多功能化。同时,由于声表面波器件在甚高频和超高频波段内以十分简单的方式提供了其它方法不易得到的信号处理功能,因此,声表面波技术在雷达、通信和电子对抗中得到了广泛的应用。声表面波的应用最早是在军用雷达、广播领域作频率稳定的滤波器之用。军方的需求推动了SAW技术的发展。

 

第一个繁荣期  彩电

八十年代后期到本世纪初,彩色电视机对SAW器件的大量需求,引导了声表面波器件的一个繁荣期。回忆一下,最初的彩色电视机价格是不是很贵?为什么呢?因为在当时,一个其中的声表面波器件就十几块钱——八九十年代的十几块钱不同于现在的十几块钱(同不少人一月的工资是一个量级啊),而且每个彩电里都要用到。这一下带动了声表行业的发展。也正是这个原因,声表面波产品的研制生产就不再局限于国内的几个院所了,在迎接市场信息较早并且个体经济发达的江浙一带,许多人也瞄上了它,依靠着国内廉价的劳动力和相对较大的市场需求,这批民营企业迅速发展了起来。

第二个繁荣期  通信基站、直放站

九十年代中期到如今,随着2G通信中GSMCDMAGPS导航对声表滤波器的大量应用,声表面波器件开始了它的第二个繁荣期。在这个时期,声表面波技术真正成熟起来,它进入了许多通信领域:无线通信(各类电台)、卫星通信(GPS、北斗)、微波通信(广播)、移动通信(2G3G4G基站、直放站,路由、移动终端等),特别是移动通信业务的快速发展,使得声表面波技术在小型化和高频化方面获得了长足的发展。不过国内厂商由于受制于关键设备和工艺等,目前尚未有国产器件进入移动终端(手机)的应用之中。

在此阶段,成立于中关村高科技园区的北京中讯四方科技股份有限公司,凭借先进的管理模式和严格的质量管理体系,逐渐跻身国内声表面波器件厂商的顶级行列。经过多年的资源整合,设备引进,打造出了国内一流水平的声表设计、工艺团队和一条高精度声表面波芯片生产线,开始了与国外同类产品的竞争之路。

第三个繁荣期   34G时代终端、基础设施

互联网经济快速发展的今天,移动终端产品之一的手机开发出了应有尽有、五花八门的应用,在这些应用的背后,是微电子基础器件和模块的支撑。对于一个有着重大影响力的国家,我们不能在基础器件上受制于人。现在,移动通信34G时代终端和基础设施对声表器件提出了新需求,国外在声表面波器件小型模块化和新材料方面已经领先我们许多。

所以,下一步,我们该如何应对,已经成为这个时代的课题。

第四个 繁荣期  作为物联网传感器和标签的广泛应用

通过设计一些特殊结构,声表器件可以测试出物体物理特征的变化,比如温度、压力、扭矩等,还可以测量气体成份,因此可以作为物联网前端采集传感芯片使用。声表器件也可作为标签使用,由于它是直接通过芯片上的结构来编码,具有不可改写的特点,在一些高端防伪方面有着独特的优势。再加上声表器件无线无源、又可远距离读取等应用特点,未来它将会随着物联网的逐步铺开,形成更广泛的应用。

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