基于Cu_15oYX-LiNbO3的声表面波滤波器研究.pdf

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1、分类号密级注1UDC学位论文o基于Cu/15YX-LiNbO3的声表面波滤波器研究（题名和副题名）王华磊（作者姓名）指导教师石玉教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别博士学科专业材料科学与工程提交论文日期201304论文答辩日期201305学位授予单位和日期电子科技大学2013年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。万方数据RESEARCHONSURFACEACOUSTICWAVEoFILTERBASEDONCU/15YX-LiNbO3ADoctorDissertationSubmittedtoUniv

2、ersityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MaterialsScienceandEngineeringAuthor:HualeiWangAdvisor:YuShiSchool:SchoolofMicroelectronicsandSolid-StateElectronics万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育

3、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：导师签名：日期：年月日万方数据摘要摘要近年来，多模多频射频前端体积庞大的问题特别突出。小型化宽

4、频带可调声表面波滤波器(SurfaceAcousticWave,SAW)，由于体积小性能优良等特点，为解决上述问题提供了可能性。小型化宽频带可调声表面波滤波器实现的关键在于声表面波技术在高机电耦o合系数的压电基片上的应用。本论文将Cu/15YX-LiNbO3压电基片与声表面波技术相结合，研究声表面波在其上的传播特性，探讨可以实现滤波器的性能，解决其实用化过程中可能遇到的问题。论文的主要内容和创新点如下：1.利用标量势场法对横向模进行了理论分析。首先，确定了声波导中存在两种类型的声表面波模态，发现假指电极长度在某些特定值时，两种模态发生耦合。当总线电

5、极宽度可视为半无限大平面，假指电极较短的情况下，高次模态发生能量泄露现象。其次，利用CouplingofMode(COM)理论分析了横向模的传播特性，定性分析了两种模态的声表面波及漏波之间的耦合规律，通过设置边界条件将集中在孔径区域的能量转移到假指区域，实现了横向漏模的抑制。最后，改变了假指电极长度以及进行图形加权，制作多组谐振器，用实验的方法验证了标量势场分析横向模的有效性。2.提出了一种贝塞尔型声表面波滤波器。以Bessel函数为基础设计了通带内具有恒定时延的集中参数滤波器，用声表面波谐振器取代电路中的谐振单元，分析了有限电容比（γ）对滤波器通

6、带及时延的影响，归纳到具有恒定时延通带的宽度取决于基片的机电耦合系数，即基片机电耦合系数越大，可实现的恒时延带宽越宽；进一步利用SimulatedAnnealing的优化法对SAWR的谐振频率及静态电容进行优化，设计出群时延波动小于4纳秒通带为1000±20MHz的滤波器。在上述电路中插入两个理想的Norton变压器，解决了SAWR静态电容比大难以制作的缺o点。最后，采用电子束曝光+lift-off+电子束蒸发（Cu电极）在15YX-LiNbO3制作出中心频率为980MHz的滤波器，其在通带15MHz内，群时延迟波动小于3纳秒的滤波器，证明了该

7、设计方法的有效性。3.以椭圆滤波器为基础，设计了任意带宽的声表面波滤波器，克服了一般梯形滤波器在基片确定的情况下滤波器通带固定的缺点，并有效地提高了滤波器的o矩形系数。在15YX-LiNbO3基片上，设计出了相对带宽分别为2%、5%和10%等几I万方数据摘要组滤波器，并通过半导体加工技术，实现了中心频率为1000MHz、相对带宽为5%o以及插入损耗5.3dB的器件。其次基于Cu-/15YX-LiNbO3超宽带声表面波谐振器，设计了两种可调声表面波滤波器，探讨了滤波器的可调范围，并分析了可变电容对整体滤波器的非线性的影响。o4.在Cu/15YX-Li

8、NbO3基片上，借助于COM理论与P矩阵模型建立DMS滤波器设计软件，采用SimulatingAnnealing对DMS的