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射频滤波器具有广阔的市场,已经成为当今无线通信领域内研究的热点之一。无线通信的发展促使更多的功能模块小型化,集成化。传统的介质陶瓷滤波器体积偏大且无法与RFIC电路集成,声表波滤波器(SAW)滤波器则受光刻工艺的限制且难以承受高功率。薄膜体声波滤波器(FBAR滤波器)技术作为目前唯一可以和RFIC及MMIC集成的滤波器方案,具有更加低廉的价格和更加优越的性能而引起国际上的广泛关注。目前,国际上仅有Agilent等少数国外大公司有能力研制生产,在国内,对FBAR的研究则刚刚起步。 本文从基本的压电方程出发,建立了FBAR谐振器的理论模型,对实验室深入研究FBAR滤波器具有重要的实际意义。论文的主要工作为: 1、本文总结了FBAR谐振器模型所需的基本压电理论,并且从这个理论出发推导出横场振动和纵场振动的振动方程以及Mason等效电路模型和BVD等效电路模型; 2、提出了使用实验室自制了RF溅射镀膜设备制备AlN薄膜的方法,并且创造性的提出了测量AlN薄膜介电常数的方法; 3、利用第二类压电方程,推导出了简单无损耗、复合型结构,以及有损耗的FBAR谐振器的阻抗表达式,并且将纵向振动的压电振子的BVD等效电路模型应用于FBAR谐振器的分析,推导出BVD模型中分立参数的计算表达式。研究结果表明,利用BVD模型计算出的FBAR谐振器的阻抗曲线与利用第二类压电方程推导出的FBAR阻抗表达式计算出的阻抗曲线具有很好的吻合性; 4、分别利用FBAR谐振器的阻抗表达式和BVD模型,推导出用于表征FBAR谐振器性能的两个参数:压电耦合系数Keff2和品质因数Q的表达式,研究结果表明,Keff2仅与串联谐振频率和并联谐振频率有关,可以用来表征FBAR的相对带宽,为实验室以后的测试工作奠定了理论基础; 5、从FBAR谐振器的阻抗表达式出发,利用Z参数到ABCD参数再到S参数之间的变化公式,设计出一种可以用于美国PCS频段的接收滤波器,并且可以通过加入并联电感来增加~个在发射频段内的极点。浙江大学硕士学位论文本论文的主要任务在于对FBAR谐振器和滤波器进行理论分析并且进行仿真设计,为实验室后续工作的展开提供理论支持。关键词:滤波器,FBAR谐振器,AIN薄膜,压电祸合系数,品质因数,仿真妇..卜玄