薄膜体声波谐振器的温度漂移补偿方法

摘要

薄膜体声波振荡器（FBAR）由于其高工作频率，高灵敏度，优良滤波特性，低插入损耗，高功率承载能力，与集成电路工艺兼容，易于封装，制造成本低等特点，近年来被广泛应用于无线通信系统中。但 FBAR 的工作频率往往受温度影响而产生漂移，其中以氮化铝（AlN）作为压电材料，工作在8GHz 左右的 FBAR，频率温度系数大概为-18ppm/℃。这样的温度系数会减小FBAR 器件及电路的设计窗口，从而降低生产率。FBAR 工作的偏置电压也能引起其工作频率的变化，本文即利用此特性，创新性地设计了含特定温度敏感电阻的惠斯通电桥，一方面对FBAR 的工作温度进行检测，一方面输出偏置电压施于FBAR 的上下电极，该电压会使FBAR 产生与温度引起的FBAR 的频率漂移相反方向的频率变化，从而完成频率漂移的自动补偿。利用该方法对工作在X 波段的FBAR 振荡器进行温度补偿，仿真发现FBAR 振荡电路的频率温度系数可降低到-1.5ppm/℃，实现有效温度补偿。