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随着4G/LTE技术和全球无线通信市场的发展,个人手持移动设备中支持的频段从几个增加到十几个,且工作频率也由MHz发展到GHz。随着越来越多的频段被创建,它们开始挤压可用频段和侵犯邻近频段服务,因此对高性能射频(RF)滤波器有着十分迫切的需求。然而,传统的腔体或介质滤波器由于尺寸大很难实现片上集成,而声表面波滤波器(SAW)在高频率、功率处理能力和温度稳定性上次于薄膜体声波(BAW)滤波器。而基于MEMS技术和薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的体声波滤波器具有高频率、体积小、高频率、高性能、温度系数小并且与标准CMOS/RF IC工艺兼容等特点,因此正在占据着手持移动设备射频前端模块越来越多的市场份额。 本文阐述了FBAR的基础理论,深入讨论了FBAR的三大模型,它们分别是基于电学等效电路的BVD模型、MBVD模型,基于压电理论的Mason物理模型和基于压电理论的KLM模型,分析了各种模型的优势和不足及它们各自的适用场合。并且论文对Mason模型进行改进,使得仿真结果更接近于实测结果,并在实验中得到了验证。讨论了FBAR的各项性能参数和它们对滤波器性能的影响。这些性能参数包括FBAR在串联谐振频率处的电阻Rs、在并联谐振频率处的电阻Rp、以及它们的比值Rp/Rs、有效机电耦合系数k2t以及品质因数Q。并且论文还详细讨论了FBAR无载品质因数Q的计算过程。以Band40波段滤波器为例展示了FBAR滤波器的设计过程,并对实测结果进行了分析。实测结果表明,通带内FBAR滤波器的插入损耗最大值为3dB,回波损耗大于10dB。在通带的左边带,滤波器从3.5dB到40dB的滚降为17MHz;在通带的右边带,滤波器从3.5dB到40dB的滚降为9MHz,表现出了很好的滚降特性。在Band2(Tx:1850MHz-1910MHz,Rx:1930MHz-1990MHz)波段内的衰减大于40dB,Band7(Tx:2500MHz-2670MHz,Rx:2620MHz-2690MHz)和Band38(2570MHz-2620MHz)波段内的衰减大于45dB。上述数据表明所设计的滤波器可以很好的满足Band40波段的应用要求。