BAW滤波器设计方法研究

摘要

由薄膜体声波谐振器(FBAR)组成的体声波(BAW)滤波器是一种IC工艺兼容的新型滤波器，对新一代个人移动终端射频前端的小型化、多功能、集成化至关重要。而BAW滤波器研发业界公认的两个难点是：精确的设计，精确的工艺。本文选题针对第一个难点，对BAW滤波器的设计方法进行研究。以一款Wi-Fi频段BAW滤波器设计为案例，展示了设计方法的研究成果。 为了更精确地模拟FBAR特性，提出了一种改进FBAR Mason模型的方法。在FBAR有限元模型中添加压电层的机械损耗和介质损耗。利用等效介电常数法将仿真得到的导纳曲线导入FBAR的电磁模型中。通过阻抗曲线拟合的方式提取MBVD模型参数。借鉴MBVD模型参数改进了FBAR的Mason模型。 通过研究滤波器的带外抑制和并、串联FBAR的电容比与滤波器阶数N的关系，提出了一种确定BAW梯形滤波器阶数的方法。并分析比较了梯形滤波器中三种拓扑结构（L型、T型和π型）的带外抑制和通带性能。 设计了一款用于Wi-Fi频段的BAW滤波器。采用声-电磁联合仿真方法对滤波器性能进行验证。针对仿真结果中滤波器的左传输零点向左偏移的现象，提出了“共地电感”效应的设想，进行了初步的仿真验证并分析了其对滤波器性能的影响。 开发了一款BAW滤波器自动布局软件工具，实现了BAW滤波器版图自动排布、构建了滤波器的EM实体模型，以用于BAW滤波器的声-电磁联合仿真。设计人员仅需在软件中输入滤波器中FBARs的个数、面积及级联关系，就可以初步完成滤波器版图的自动布局；输入FBARs膜层厚度等参数后，软件自动生成滤波器的三维模型。导入电磁仿真软件中，即可对滤波器进行电磁仿真。

目录

第一个书签之前