S波段窄带带通BAW滤波器设计

摘要

由FBAR组成的BAW滤波器能够满足目前高性能射频前端滤波的要求，是一种全新的射频滤波器解决方案。基于XX机构给出的技术指标，结合工艺约束条件，设计了一个满足各项指标的，中心频率为2.460GHz，带宽为41MHz，带内插损为-1.154dB，带内纹波为0.9dB，带外抑制为-42.5dB@2.390GHz;-45.5dB@2.500GHz的S波段窄带带通BAW滤波器。所设计的滤波器的各项指标值均优于设计指标中的要求。设计的滤波器具有较低的带内插损、较高的带外抑制，能够满足当前S波段无线通信的应用。具体工作包括：
　　在第三章中，通过调节电极/压电层厚度设计了一个具有较高k2eff，同时可以获得较小平面尺寸的FBAR各膜层厚度参数。通过电极变迹的方法设计了各FBAR形状，该方法能够抑制寄生模式，提高FBAR的Q值。
　　在第四章中，使用Mason模型设计并优化得到了一个满足各项指标(带宽、中心频率、带外抑制和带内插损以及纹波)的S波段BAW滤波器的结构参数。并通过一个电感有效改善了BAW滤波器的带外抑制。
　　在第五章中，设计并验证了一个 BAW滤波器的布局结构。该布局结构能够减少寄生电感、寄生电容、欧姆损耗对BAW滤波器性能的影响。为了评估使用Mason模型设计的S波段BAW滤波器的性能，建立了BAW滤波器的声-电磁协同仿真模型。由于仿真得到的带内纹波不满足指标要求，因此重新设计了BAW滤波器的结构参数，直到成功通过声-电磁协同仿真模型的性能验证。根据该布局结构，设计了BAW滤波器的加工工艺流程以及光刻掩膜版图。
　　主要创新点为：1.研究得到了“当电感串联在面积最大的并联FBAR支路，使用的电感值最小”的结论。2.提出并验证了一种 BAW滤波器的布局准则及方法。3.建立了BAW滤波器的声-电磁协同仿真模型。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 BAW滤波器发展现状

1.3 本文组织安排

2 设计基础

2.1 FBAR工作原理

2.2 BAW滤波器工作原理

2.3 FBAR电路模型

2.4 FBAR两个性能指标

2.5 滤波器设计指标

2.6 小结

3 FBAR设计

3.1 材料选择

3.2 较高k2eff的FBAR设计

3.3 较高Q值的FBAR设计

3.4 小结

4 BAW滤波器的结构参数设计

4.1 考虑温漂的技术指标

4.2 初始设计模型

4.3 中心频率与带宽设计

4.4 带外抑制与带内插损设计

4.5 优化设计结果

4.6 电感对带外抑制的改善

4.7 小结

5 版图与工艺设计

5.1 BAW滤波器布局

5.2 声-电磁协同仿真验证

5.3 加工工艺流程设计

5.4 光刻掩膜版设计

5.5 小结

结论

1 论文的主要工作

2 论文的主要创新点

3 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果