高隔离度声表面波双工器技术研究

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随着5G通信技术的发展,通信频段的演进对于声学滤波器的性能指标要求越来越高,同时,不断小型化及模组化的发展趋势对双工器的设计提出挑战;而已有的研究主要关注的单滤波器的设计与优化,对于双工器的设计研究较少,而当下双工器设计中仍然存在隔离度及功率容量提高困难的问题,本文针对双工器设计中隔离度提高难题展开研究。本文基于耦合模模型在Advanced Design System(ADS)中建立起声学谐振器响应,并通过COMOSL仿真验证;由设计指标要求选择梯形滤波器作为发射端,纵向双模耦合滤波器与谐振器组合后作为接收端,最终构建出双工器声学响应;提供了一种精确分析及设计声表面波双工器的全波仿真方法,利用三维有限元HFSS3D Layout分析双工器Chip Size Package(CSP)封装模型,充分考虑双工器版图、封装外壳、测试基板所引入的电磁馈通对隔离度特性的影响。为提高双工器隔离度,本文通过对双工器拓扑结构的改进,在发射端滤波器(Tx)引入一个谐振器,使该谐振器的谐振点位于隔离度的接收端(Rx)频段附近,以提高隔离度特性;同时利用梯度优化算法对双工器的结构参数进行优化设计。在针对版图及外壳封装的优化中,以原理图中的改进为指导,通过大量仿真,验证了发射端滤波器的共地电感的引入可以优化隔离度特性,同时指出应尽量避免Tx与Rx的共地连接、缩短接收端滤波器的引线以减小其电感,避免隔离度的恶化。利用以上设计方法,最终制备出Band 5双工器,实现了Tx端隔离度为-56.9d B,Rx端隔离度为-50.2d B,同时,Tx端带内最大插入损耗为-1.75d B;Rx端带内最大插入损耗为-1.90d B。对比实测与仿真结果充分验证了双工器全波仿真模型的准确性,同时为进一步提高双工器隔离度特性提供了参考方案。
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