基于CMOS工藝的高性能射頻濾波器：體聲波濾波器BAW

作者：時間：2013-12-20 來源：網(wǎng)絡

BVD模型的阻抗特性實際上與從Mason模型得到的結(jié)果是一致的。BVD模型的基本參數(shù)有：

C諧振器靜態(tài)電容[F]
fs串聯(lián)諧振頻率[Hz]
bwr諧振器相對帶寬
Q聲學諧振品質(zhì)因子

這些基本參數(shù)可以通過實際測量或?qū)ason模型的仿真方便地獲得。通過阻抗測量，可以相對容易地提取出fs 、fp和C。再用下面幾個公式可以估算出基本參數(shù)：

bwr=frac{f_{p}-f_{s}}{f_{s}}
C=frac{-1}{f·2 ·Im(Z)_{f Q=frac{f}{2} frac{ z}{ f}

從基本參數(shù)出發(fā)，等效電路中各元件的值都可以算出。這里需要指出的是所有這些值都是緊密相關的，不可能通過單獨調(diào)整某個元件值來改善濾波器。

Ca=C·2·bwr
C_{0}=frac{C·2}{2+bwr}
L_{a}=frac{1}{(2 ·f_{s})^{2}C_{a}}
R_{a}=frac{2 f_{s}·L_{a}}{Q}

基本參數(shù)以外的主要寄生效應可以通過在等效電路中增加后面這些附加元件來描述：

Rs諧振器的串聯(lián)電阻[ ]
Cox底部電極－襯底電容[F]
Csub襯底－地電容[F]
Rsub襯底損耗電阻[ ]

BVD模型是設計濾波器的一種非常實用的方法，而且在諧振器工作正常的前提下，其結(jié)果與其它幾種模型相比同樣地接近實際。任何電路仿真器都可用來處理BVD模型。

BAW濾波器的當前水平

BAW/FBAR濾波器在各種性能上全面優(yōu)于SAW濾波器。當設法做出有效耦合系數(shù)keff2為6.5％，Q值高于500的諧振器時，這種性能上無損失的全面超越就得以實現(xiàn)。在此基礎上，濾波器的插入損耗得到改進，濾波器沿也更陡。

英飛凌公司目前實現(xiàn)的性能如下。通過優(yōu)化聲學鏡，頻率的溫度系數(shù)（TCF）可以進一步降低到-19ppm/K，這與SAW濾波器相比性能提高了一倍。用于PCS（US-CDMA波段）的諧振器的性能指數(shù)（Q·keff2）已達94（1400·0.067）。

一般來說，在1.8GHz的應用中，芯片尺寸比SAW濾波器芯片至少小一倍。ESD的魯棒性也更好。可處理的信號功率即使在2GHz以上也可達到3瓦，這使得BAW濾波器成為雙工器中陶瓷濾波器的理想替代品。

以下不用發(fā)布
什么是聲表面波SAW - Surface Acoustic Wave

聲表面波濾波器（surface acoustic wave）簡稱SAW 濾波器，聲表面波是沿物體表面?zhèn)鞑サ囊环N彈性波。
表面波首先由瑞利于1885 年解釋，介紹了表面聲波的傳播模式，并在他經(jīng)典論文里預測表面聲波的屬性。以發(fā)現(xiàn)者命名，瑞利波有縱向和垂直剪切組件，可以與任何媒體接觸表面耦合。這種耦合強烈影響波的幅度和速度，使聲傳感器直接感應質(zhì)量和力學性能。

什么是叉指換能器IDT - Interdigital Transducer

該理論是由布勒特凱爾開發(fā)（Blotekjaer ET AL. 1973年），用來研究電極表面沉積于壓電彈性空間的周期系統(tǒng)- 聲表面波叉指換能器。這理論推測，外部電壓源激發(fā)了壓電彈性空間的一些電極。精確表達為互導納矩陣耦、合電流、和電極電位元素的數(shù)值模擬和實驗結(jié)果。
SAW 濾波器的基本結(jié)構(gòu)，是在具有壓電特性的基片材料拋光面上，制作兩個聲電換能器- 叉指換能器(Interdigital Transducer,IDT)，分別用作發(fā)射換能器和接收換能器。發(fā)射換能器將RF 信號轉(zhuǎn)換為聲表面波，在基片表面上傳播，經(jīng)過一定的延遲后，接收換能器將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

SAW 聲表器件類型