声表面波振荡器集成芯片设计

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声表面波技术是一门新兴的技术领域,目前在全世界已经形成新的研究热潮。声表面波器件具有小型化,多功能,频率高,稳定性好等优点,目前已经广泛应用于现代无线通信中。其中声表面波滤波器、声表面波谐振器是目前应用最多的声表面波器件。   振荡器是目前广泛使用的频率发生装置,能将直流电信号转换为具有固定频率的交变电信号。振荡器的种类多种多样,声表面波振荡器是20世纪60年代末、70年代初出现的一种新型振荡器,是一种高稳定、低噪声振荡源。声表面波振荡器具有基频高、Q值高、稳定性好、相噪低、成本低等优点是新一代CPU、DSP和DDS的理想时钟源,已广泛应用于第二、第三代移动通信、遥控、遥测技术以及生化医学等领域。   科技的发展日新月异,不管是军用还是民用,都对器件的小型化提出了更高的要求。本文研究的内容是实现声表面波振荡电路的微型化、集成化,将振荡器电路中的各元器件集成一起,制成声表面波振荡器集成芯片。   本文从声表面波技术的基础原理和振荡器基础原理出发,结合南京电子器件研究所(55所)先进的声表面波器件制作工艺线,对声表面波振荡器集成芯片技术进行了初步探索和研究,成功设计和制作了声表面波振荡器集成芯片。   本文首先介绍了瑞利波,以及激励瑞利波的叉指换能器,分析了谐振器原理,确定了谐振器结构图并对制作的谐振器进行测试,给出谐振器的等效电路图;分析了振荡器原理,设计了振荡电路图,并在振荡电路中导入谐振器的等效电路图,进行振荡器的仿真和优化设计;绘制集成芯片结构图,制成的集成芯片尺寸为5mm×5mm×1.35mm,工作频率为315MHz;最后,制成外围电路PCB板,将集成振荡器芯片与外围电路元件焊接到PCB板上,进行测试,最终测试频率为315.81MHz,功率为3.22dBm。   本文的难点在于振荡电路的选择,以及振荡电路中元器件值的确定,制成集成芯片后,要对芯片进行测试,测试集成芯片上的元器件值,将测试值代入振荡电路中,进行修改对比,再制成芯片,反复权衡,反复优化。本文是对振荡电路的集成化的初步探索,对于其它频率的声表面波振荡器的集成化有着重要的参考价值,对声表面波器件在更大范围内推广应用有着重要的意义,也是声表面波技术应用模块化的新拓展。
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