基于薄膜体声波技术的器件设计及应用

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1、基于薄膜体声波技术的器件设计及应用DeviceDesignandApplicationBasedonFilmBulkAcousticWaveTechnology(申请硕士学位)学科专业：仪器科学与技术研究生：孙蕴鹏指导教师：张代化教授指导教师：庞慰教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要随着无线通信技术的快速发展，人们对于能同步处理大量数据的多通带收发器的需求与日俱增。近年来，多通带收发器已被广泛地应用在定位系统和多标准的系统中，这些系统需要同时处理不同频段的信号以提高系统的整体性能

2、。尽管单个芯片中频率带的个数不断增加，而消费者对小型化、多功能的便携式设备的需求越来越高，小型化成为芯片的发展趋势，这就对滤波器的尺寸提出了更高的要求。如果采用传统的波导技术实现多频带滤波器，滤波器尺寸会过大，无法满足移动设备的需求。为了迎接这一巨大挑战，人们已经关注一种新兴的薄膜体声波谐振器(FilmBulkAcousticResonator，简称FBAR)技术，因为FBAR具有品质因数高、功率处理能力强以及与标准集成电路（IC）的兼容性好等一系列的固有优势。本论文首先对薄膜体声波谐振器的理论基础

3、进行讨论。然后论文分析FBAR的MBVD电学模型和梅森物理模型，重点讨论基于二端口网络的FBAR滤波器的设计研究方法。论文详细说明了微型的射频双通带FBAR滤波器的设计方法并展示了测试结果，测试结果与仿真结果非常接近。双通带滤波器由两个共享输入和输出端口的FBAR滤波器实现，并且用一个简单的匹配网络有效减弱了通带间的干扰，实现了性能良好的双通带滤波特性。实测的低频通带和高频通带的中心频点插入损耗典型值约为2dB，带外抑制超过30dB。论文还提出了一种巧妙的宽带低损耗FBAR滤波器的设计架构，新架构通

4、过引入了特殊的并联支路来调节零点位置，实现了具备很高工程应用价值的FBAR宽带滤波器。实测的回波损耗小于-15dB，带外抑制大于40dB。关键词：薄膜体声波谐振器滤波器双通带宽带低损耗架构-i-ABSTRACTTherapiddevelopmentofwirelesstelecommunicationhasgreatlystimulatedthedemandformulti-frequencytransceiversorreceivers,withthepurposeofsynchro-nously

5、processingalargeamountofdata.Inrecentyears,multi-frequencytransceiv-ersorreceivershavebeenwidelyexploitedinpositioningsystemsandmulti-standardsystems,wheredifferentfrequencybandscollaboratetoimprovetheperformanceofthesystem.Althoughthefrequencybandsinc

6、reaseinasinglechip,thegeneraltrendtowardsminiaturizationcontinuesasconsumerdemandforsmallerandmorefea-ture-richportabledevicesemerge,whichposesalimitationtothesizeoffilters.Thetraditionalwaveguidetechnology,generallyusedtorealizethemultibandfilter,isto

7、obulkytosatisfythisdemandinmobiledevices.Inordertomeettheenormouschallenges,moreattentionshavebeenfocusedontheemergingfilmbulkacousticwaveresonator(referredtoasFBAR)technology,whichisknownforitsintrinsicsuperiorityinqualityfactor,powerhandlingcapabilit

8、y,andcompatibilitywiththestandardintegratedcircuit(IC)processing.Thisthesisstartsfromdiscussionsofthetheoreticalbasisofthinfilmbulkacous-ticresonator.ThenthethesisanalyseselectricMBVDmodelandphysicalMasonmodelofFBARandfocusesonFBARfilte