低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作

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由于声表面波滤波器(SAWF)具有结构简单、掩膜层少、易微型化、成本低等优点,被广泛应用于家用电视、移动通信、射频滤波器和雷达等领域。物联网和5G通信技术迫切需要具有较低损耗、高矩形度和低频率温度系数等特点的高性能声表面波滤波器,本文针对低损耗高矩形度声表面波滤波器开展研究,进行了样品的设计与制作,对研究相关应用领域的声表面波滤波器提供了思路拓展和实际设计方法参考,具有重要的研究意义和实际价值。本文针对低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作开展研究,主要工作包括以下部分:首先,研究了声表面波的基础理论和工作原理,推导了叉指换能器和双端结构的重要理论公式,研究了声表面波滤波器的等效电路模型及其损耗构成,为选择器件结构、几何参数和后续的设计和仿真奠定了基础。其次,设计了一种低损耗高矩形度声表面波滤波器。利用有限元分析软件COMSOL进行了建模和仿真,分析了器件的模态特性和瞬态特性,验证了瑞利型声表面波的传播特点和瞬态特征。基于等效电路模型,利用ADS软件进行了器件电学特性分析,S参数仿真结果满足低损耗高矩形度的设计需求。然后,研究了声表面波滤波器的制作工艺、基于Tanner Tools和MATLAB的掩膜版设计方法,设计了低损耗高矩形度声表面波滤波器的工艺流程,加工制作出了声表面波滤波器样品。最后,基于所制作的声表面波滤波器样品,使用共聚焦显微镜进行结构完整性表征,表明了所设计工艺的合理性和可行性。然后对封装后的样品利用网络分析仪进行S参数测试,测试结果说明了所设计的结构和工艺流程满足设计需求。
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