论文部分内容阅读
随着4G/LTE技术的商用化，个人移动手持设备中支持的频段从几个增加到十几个。这些频段间的干扰日益严重，因此对高性能滤波器有着十分的迫切需求。基于MEMS技术的薄膜体声波滤波器具有高性能、体积小、低成本、与CMOS工艺兼容等优势，正占据着移动手持设备射频前端模块越来越多的市场份额。射频体声波滤波器极有可能取代在2G领域广泛使用的声表面波滤波器，成为未来移动设备射频前端滤波器的主流解决方案。论文深入讨论了薄膜体声波谐振器的工作机制，在此基础之上详细阐述了薄膜体声波谐振器的建模方法，包括电学MBVD模型，物理Mason模型以及揭示谐振器工作机理的有限元模型。论文分析了薄膜体声波谐振器的各项品质因子，以及它们对滤波器性能的影响。论文提出了一种提取压电薄膜机电耦合系数K2t非常高效的方法。通过在晶圆上加工出只需要一次光刻工艺的HBAR谐振器结构，使用网络分析仪测量HBAR谐振器的输入阻抗，就可以从中直接计算出K2t。论文给出了这种方法的基本原理，提出了理想的损耗型体声波谐振器（lossy bulk acousticresonator, LBAR）模型，并通过实验验证了这种模型和方法的有效性。该研究为评估压电薄膜生长质量提供了一种全新的方法。论文以WCDMA Band I双工器的设计为例展示了薄膜体声波双工器的设计流程、重要参数指标和设计过程中的各种折中与权衡。论文最后展示了作者设计出的WCDMA Band I双工器的实测结果。双工器采用LGA封装，封装后的尺寸为2.5mm×2.0mm×0.95mm。测试结果表明，双工器的Rx滤波器在Tx频段的抑制好于55dB，Tx滤波器在Rx频段的抑制好于45dB。Tx滤波器到Rx滤波器的隔离度在Tx频段好于55dB。Tx滤波器在通带内插入损耗的最大值为1.8dB，典型值为1.6dB。Rx滤波器在通带内的插入损耗最大值为2.1dB，典型值为1.8dB。该双工器的性能与业界领先的薄膜体声波器件和声表面波器件供应商同一频段的双工器性能相当。