低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作
发布时间：2020-12-19 04:08
由于声表面波滤波器(SAWF)具有结构简单、掩膜层少、易微型化、成本低等优点,被广泛应用于家用电视、移动通信、射频滤波器和雷达等领域。物联网和5G通信技术迫切需要具有较低损耗、高矩形度和低频率温度系数等特点的高性能声表面波滤波器,本文针对低损耗高矩形度声表面波滤波器开展研究,进行了样品的设计与制作,对研究相关应用领域的声表面波滤波器提供了思路拓展和实际设计方法参考,具有重要的研究意义和实际价值。本文针对低损耗高矩形度声表面波滤波器的设计与制作开展研究,主要工作包括以下部分:首先,研究了声表面波的基础理论和工作原理,推导了叉指换能器和双端结构的重要理论公式,研究了声表面波滤波器的等效电路模型及其损耗构成,为选择器件结构、几何参数和后续的设计和仿真奠定了基础。其次,设计了一种低损耗高矩形度声表面波滤波器。利用有限元分析软件COMSOL进行了建模和仿真,分析了器件的模态特性和瞬态特性,验证了瑞利型声表面波的传播特点和瞬态特征。基于等效电路模型,利用ADS软件进行了器件电学特性分析,S参数仿真结果满足低损耗高矩形度的设计需求。然后,研究了声表面波滤波器的制作工艺、基于Tanner Tools和...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
声表面波滤波器的应用领域Figure1-1ApplicationfieldsofSAWfilters
中北大学学位论文3能力，因此更愿意将其压电衬底更改为铌酸锂(LiNbO3)，谐振器带宽更宽。1.2 国内外研究现状 目前因为半导体技术和通信技术的飞速发展，多标准智能手机已在日常生活中无处不在。这样的系统以不同的频率在不同的通信标准（2G，3G，4G-LTE，WLAN，GPS，蓝牙等）下运行。紧凑和高性能的滤波器对于移动电话的射频前端是必不可少的，并且射频声表面波（RFSAW）滤波器已经普及。此外，由于即将到来的物联网（IoT）和5G，对于声表面波滤波器性能的要求不断提升[7]。1.2.1国外研究现状各向同性材料中声表面波的基础类型的存在是由瑞利勋爵（LordRayleigh）于1885年首次提出的，因此该波通常被称为瑞利波[8]。该波沿着半空间的平面传播，粒子呈矢状平面运动（该平面包含垂直于传播方向的表面），振幅随深度减校瑞利勋爵对地震后观察到的地震信号感到好奇。他证明了由于大量纵向波和横向波而在预期信号之后出现的后期分量可以用较慢的声表面波来解释。后来，奥古斯都·洛夫斯（AugustusLoves）的大量工作包括对垂直于矢状面运动的剪切表面波的研究。如今，这一波被称为乐甫波（Lovewave）。他还证明了具有矢状粒子运动的瑞利型波可能存在于分层系统中。在1920年代与东京地震研究所合作时进行的进一步研究表明，可能存在一系列更高的波模式[9]。第一个在SAW器件中使用的较高的波模式被称为Sezawa波[10]。声表面波在电子领域的应用则是起源于雷达探测，后来逐步应用于电子系统，直到1960年代才广泛用于电子系统和传感器领域[11]。图1-2声表面波器件与传统LC器件对比Figure1-2ComparisonofSAWdeviceswithtraditionalLCdevices
中北大学学位论文5着世界上新一代的通信标准的发展，移动电话中声表面波滤波器的数量正在增加[14]。图1-3SAW/BAW应用频段与性能关系Figure1-3relationshipofSAW/BAWapplicationfrequencybandandperformance声表面波技术具有结构简单，掩模层少，成本低的优点，已经很好地服务于4G和5G移动通信应用（所有GSM频段和大多数CDMA频段）[15]。另一方面，在声表面波滤波器技术问世之际，包括摩托罗拉，Qorvo（前身TriQunt）和村田在内的一些电子元器件制造商已经展示了相关的产品。图1-4声表面波器件晶圆、镜检和测试Figure1-4SAWdevicewafers,microscopyandtesting日本的村田株式会社作为一家致力于为射频技术者开发一站式服务的声表面波器件公司，其业务范围涵盖了滤波器、双工器、谐振器和频率控制装置等高性能声表面波射频器件。村田公司的声表面波技术在器件尺寸、元件性能、成本控制、市场占有、研发投入等各方面均位于行业前列，在移动通信、GPS/GNSS、ISM等频带的40MHz-2.7GHz频率范围内，其声表面波器件的竞争力十分强劲。
本文编号：2925227
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
声表面波滤波器的应用领域Figure1-1ApplicationfieldsofSAWfilters
中北大学学位论文3能力，因此更愿意将其压电衬底更改为铌酸锂(LiNbO3)，谐振器带宽更宽。1.2 国内外研究现状 目前因为半导体技术和通信技术的飞速发展，多标准智能手机已在日常生活中无处不在。这样的系统以不同的频率在不同的通信标准（2G，3G，4G-LTE，WLAN，GPS，蓝牙等）下运行。紧凑和高性能的滤波器对于移动电话的射频前端是必不可少的，并且射频声表面波（RFSAW）滤波器已经普及。此外，由于即将到来的物联网（IoT）和5G，对于声表面波滤波器性能的要求不断提升[7]。1.2.1国外研究现状各向同性材料中声表面波的基础类型的存在是由瑞利勋爵（LordRayleigh）于1885年首次提出的，因此该波通常被称为瑞利波[8]。该波沿着半空间的平面传播，粒子呈矢状平面运动（该平面包含垂直于传播方向的表面），振幅随深度减校瑞利勋爵对地震后观察到的地震信号感到好奇。他证明了由于大量纵向波和横向波而在预期信号之后出现的后期分量可以用较慢的声表面波来解释。后来，奥古斯都·洛夫斯（AugustusLoves）的大量工作包括对垂直于矢状面运动的剪切表面波的研究。如今，这一波被称为乐甫波（Lovewave）。他还证明了具有矢状粒子运动的瑞利型波可能存在于分层系统中。在1920年代与东京地震研究所合作时进行的进一步研究表明，可能存在一系列更高的波模式[9]。第一个在SAW器件中使用的较高的波模式被称为Sezawa波[10]。声表面波在电子领域的应用则是起源于雷达探测，后来逐步应用于电子系统，直到1960年代才广泛用于电子系统和传感器领域[11]。图1-2声表面波器件与传统LC器件对比Figure1-2ComparisonofSAWdeviceswithtraditionalLCdevices
中北大学学位论文5着世界上新一代的通信标准的发展，移动电话中声表面波滤波器的数量正在增加[14]。图1-3SAW/BAW应用频段与性能关系Figure1-3relationshipofSAW/BAWapplicationfrequencybandandperformance声表面波技术具有结构简单，掩模层少，成本低的优点，已经很好地服务于4G和5G移动通信应用（所有GSM频段和大多数CDMA频段）[15]。另一方面，在声表面波滤波器技术问世之际，包括摩托罗拉，Qorvo（前身TriQunt）和村田在内的一些电子元器件制造商已经展示了相关的产品。图1-4声表面波器件晶圆、镜检和测试Figure1-4SAWdevicewafers,microscopyandtesting日本的村田株式会社作为一家致力于为射频技术者开发一站式服务的声表面波器件公司，其业务范围涵盖了滤波器、双工器、谐振器和频率控制装置等高性能声表面波射频器件。村田公司的声表面波技术在器件尺寸、元件性能、成本控制、市场占有、研发投入等各方面均位于行业前列，在移动通信、GPS/GNSS、ISM等频带的40MHz-2.7GHz频率范围内，其声表面波器件的竞争力十分强劲。
本文编号：2925227
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