本文關(guān)鍵詞：用于FDD-LTE的體聲波雙工器設(shè)計(jì)

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【摘要】：由薄膜體聲波諧振器(FBAR)組成的體聲波(BAW)雙工器能夠滿足目前4G/LTE應(yīng)用中高性能射頻前端濾波的要求,是一種全新的射頻前端雙工器解決方案。針對(duì)4G通信頻段FDD-LTE Band 7,結(jié)合工藝約束條件,設(shè)計(jì)了一個(gè)插入損耗為1.5dB,帶外抑制為46 dB的BAW雙工器。針對(duì)FBAR電路模型的改進(jìn)、Tx與Rx濾波器的設(shè)計(jì)、移相器的設(shè)計(jì)及BAW雙工器的優(yōu)化設(shè)計(jì),給出了相應(yīng)的解決方案。對(duì)于FBAR MBVD電路模型的改進(jìn),建立了一種FBAR性能模型參數(shù)提取方法,性能模型的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值誤差在3%之內(nèi),驗(yàn)證了該參數(shù)提取方法的有效性。對(duì)于FBAR Mason電路模型的改進(jìn),采用有限元仿真方法將FBAR的兩種能量損耗機(jī)制考慮在內(nèi),通過阻抗曲線擬合的方式提取了電路模型中的新增參數(shù)。對(duì)于Tx與Rx濾波器的設(shè)計(jì),分析了影響濾波器性能的各個(gè)因素,提出了一種分步的BAW濾波器參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。結(jié)合BAW濾波器帶內(nèi)紋波減小方法,給出了滿足技術(shù)指標(biāo)的Tx與Rx濾波器設(shè)計(jì)。對(duì)于移相器的設(shè)計(jì),選用π型LC電路結(jié)構(gòu)。采用易于制備的平面柵型電感結(jié)構(gòu),通過增大金屬層厚度及線寬設(shè)計(jì)了一種Q值為20左右為硅基平面電感。通過加厚FBAR頂電極的方式設(shè)計(jì)了一種與FBAR工藝兼容的“BAW”電容,Q值也為20左右。采用設(shè)計(jì)得到的電感電容構(gòu)成的移相器在2535 MHz的相移值為90.3度,插入損耗為0.8 d B,滿足設(shè)計(jì)要求。BAW雙工器中Rx濾波器對(duì)Tx濾波器的負(fù)載效應(yīng),會(huì)使Tx濾波器的插入損耗性能退化而帶外抑制性能過剩,進(jìn)而使得BAW雙工器性能不佳。為了解決這一問題,提出了一種BAW雙工器的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。設(shè)置BAW雙工器中Tx濾波器的串聯(lián)FBAR單元諧振區(qū)面積,及并聯(lián)FBAR單元與串聯(lián)FBAR單元諧振區(qū)面積比值為兩組優(yōu)化變量,通過犧牲Tx濾波器過剩帶外抑制性能的方式,采用基于梯度的優(yōu)化算法計(jì)算得到了兩組優(yōu)化變量的最終取值。
【關(guān)鍵詞】：體聲波雙工器 FBAR電路模型 體聲波濾波器 移相器
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN631.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-18
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 體聲波雙工器發(fā)展現(xiàn)狀9-14
• 1.3 研究思路14-16
• 1.4 本文組織安排16-18
• 2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)18-28
• 2.1 FBAR的工作原理18-20
• 2.2 BAW濾波器的工作原理20-21
• 2.3 BAW雙工器的工作原理21-22
• 2.4 BAW雙工器的技術(shù)指標(biāo)22-23
• 2.5 FBAR電路模型23-26
• 2.5.1 Mason模型23-25
• 2.5.2 BVD與MBVD電路模型25-26
• 2.6 輔助設(shè)計(jì)軟件介紹26-27
• 2.6.1 射頻仿真軟件ADS26-27
• 2.6.2 多物理場(chǎng)仿真軟件COMSOL Multiphysics27
• 2.7 本章小結(jié)27-28
• 3 FBAR電路模型的改進(jìn)28-43
• 3.1 MBVD模型的改進(jìn)28-36
• 3.1.1 模型改進(jìn)的原理28-30
• 3.1.2 性能模型參數(shù)的提取方法30-35
• 3.1.3 MBVD模型參數(shù)改進(jìn)流程35-36
• 3.2 MASON模型的改進(jìn)36-42
• 3.2.1 模型改進(jìn)的原理36-37
• 3.2.2 FBAR FEM模型37-40
• 3.2.3 改進(jìn)模型的參數(shù)提取方法40-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 4 TX與RX濾波器的參數(shù)化設(shè)計(jì)43-66
• 4.1 中心頻率設(shè)計(jì)43-52
• 4.1.1 初始電路模型43-44
• 4.1.2 中心頻率影響因素分析44-47
• 4.1.3 FBAR單元各膜層厚度的確定47-52
• 4.2 其它技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)52-63
• 4.2.1 改進(jìn)后的電路模型53-54
• 4.2.2 串并聯(lián)FBAR諧振區(qū)面積比的影響54-55
• 4.2.3 級(jí)聯(lián)階數(shù)和結(jié)構(gòu)55-57
• 4.2.4 總諧振區(qū)面積的影響57-58
• 4.2.5 各FBAR單元諧振區(qū)面積的確定58-61
• 4.2.6 帶內(nèi)紋波的減小方法61-63
• 4.3 滿足技術(shù)指標(biāo)的TX與RX濾波器設(shè)計(jì)63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 移相器設(shè)計(jì)66-76
• 5.1 電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66-71
• 5.1.1 Tx與Rx濾波器之間的負(fù)載效應(yīng)66-69
• 5.1.2 電路參數(shù)的確定69-71
• 5.2 硅基平面電感設(shè)計(jì)71-73
• 5.3 硅基電容設(shè)計(jì)73-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 6 體聲波雙工器的優(yōu)化設(shè)計(jì)76-81
• 6.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)原理76-78
• 6.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法78-80
• 6.3 本章小結(jié)80-81
• 7 工藝設(shè)計(jì)81-89
• 7.1 工藝流程設(shè)計(jì)81-86
• 7.2 FBAR單元背腔刻蝕工藝86-88
• 7.3 本章小結(jié)88-89
• 結(jié)論89-92
• 1. 論文的主要工作89-90
• 2. 論文的創(chuàng)新點(diǎn)90-91
• 3. 后續(xù)工作展望91-92
• 致謝92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果97

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本文編號(hào)：923987