壓電薄膜體聲波諧振器及濾波器設計

第1章 緒論 1
1.1 無線通信技術及濾波器簡介 3
1.2 國內外研究現(xiàn)狀 6
第2章 壓電薄膜體聲波諧振器與濾波器設計基本理論 23
2.1 壓電效應與壓電方程 25
2.1.1 壓電效應 25
2.1.2 壓電方程 26
2.2 聲波傳輸理論 28
2.2.1 普通彈性體的聲波傳輸 28
2.2.2 壓電體的聲波傳輸 32
2.3 FBAR 的工作原理及結構 35
2.3.1 FBAR 的工作原理 35
2.3.2 FBAR 的結構 36
2.4 FBAR 的主要性能指標 37
2.4.1 品質因數(shù) 37
2.4.2 有效機電耦合系數(shù) 38
2.5 FBAR 濾波器理論 39
2.5.1 二端口網絡 39
2.5.2 通信濾波器的主要性能指標 41
2.5.3 FBAR 濾波器的原理分析 41
第3章 FBAR 的電學阻抗模型建立與設計分析 43
3.1 FBAR 的電學阻抗模型建立 45
3.1.1 FBAR 復合結構下電學輸入阻抗解析式 45
3.1.2 壓電薄膜層的等效電路 47
3.1.3 普通聲學層的等效電路 48
3.2 ADS 簡介 50
3.2.1 ADS 工作窗口 51
3.2.2 S 參數(shù)仿真器設置 53
3.3 FBAR 模型建立示例 54
3.3.1 新建工程 55
3.3.2 建立FBAR 模型 55
3.4 FBAR 的完整Mason 模型建立及分析 59
3.4.1 不同壓電材料的影響分析 59
3.4.2 不同電極材料的影響分析 61
3.4.3 壓電層厚度影響分析 62
3.4.4 電極層厚度影響分析 63
3.4.5 有效諧振面積影響分析 63
3.4.6 電極層與壓電層的厚度比影響分析 65
第4章 FBAR 溫度補償效應研究及電學熱模型建立 67
4.1 常見的溫度補償方法 69
4.2 考慮溫度效應的電學模型的建立 70
4.3 溫補層設置及FBAR 結構改進 74
4.3.1 確定溫補層位置以及FBAR 的膜層結構 74
4.3.2 確定溫補層厚度 76
4.3.3 FBAR 結構參數(shù)的初步確定 77
第5章 FBAR 的有限元模型建立與設計分析 79
5.1 COMSOL Multiphysics 概述 81
5.1.1 有限元簡介 81
5.1.2 基礎物理場核心名詞 83
5.2 有限元仿真原理 84
5.3 二維模型建立與分析 87
5.3.1 二維建模過程 87
5.3.2 不同壓電材料的FBAR 仿真分析 89
5.3.3 不同橫向尺寸的FBAR 仿真分析 91
5.3.4 FBAR 二維有限元仿真的驗證 94
5.4 FBAR 有限元模型建立操作示例 96
5.4.1 COMSOL 仿真預處理 96
5.4.2 FBAR 模型建立 98
5.4.3 FBAR 材料設置 105
5.4.4 固體力學物理場參數(shù)設置 108
5.4.5 仿真后處理 116
5.5 三維模型建立與分析 118
5.5.1 三維建模過程 118
5.5.2 不同電極形狀的仿真研究 119
5.5.3 不同諧振面積的仿真分析 126
5.5.4 不同變跡角的仿真分析 129
5.5.5 不同F(xiàn)BAR 結構的仿真分析 130
5.6 FBAR 電極負載結構的優(yōu)化設計 133
5.7 壓電薄膜層的損耗提取及電學模型的改進 136
第6章 基于FBAR 的微聲壓電薄膜濾波器設計 139
6.1 微聲壓電薄膜濾波器的設計指標 141
6.2 FBAR 濾波器的結構研究與分析 141
6.2.1 濾波器的級聯(lián)方式影響分析 142
6.2.2 串、并聯(lián)FBAR 的諧振面積比的影響分析 144
6.2.3 濾波器的級聯(lián)階數(shù)的影響分析 145
6.3 FBAR 濾波器的性能優(yōu)化 146
第7章 FBAR 濾波器的加工版圖及工藝 153
7.1 FBAR 單元版圖繪制 155
7.2 FBAR 濾波器版圖繪制 156
7.3 薄膜制備工藝 158
參考文獻 163