温度补偿的压电薄膜体声波滤波器

论文摘要

小型化、高性能的薄膜体声波（BAW）带通滤波器在移动无线通讯系统中受到了广泛的欢迎。薄膜体声波带通滤波器是基于高Q值的谐振器，该薄膜体声波谐振器是利用压电氮化铝（AlN）薄膜的厚度延伸模式。滤波器和谐振器采用1维纵向的电-声的梅森模型。多模移动通讯终端需要高性能的射频滤波器解决方案，例如在UMTS系统中集成移动电视功能而产生的互相干扰问题。TD-CDMA的移动电视（TDtv）是一种起源于欧洲的移动电视技术，TDtv发送电视信号到移动终端的通带是从1900-1910MHz，比UMTS3G的发射频带（1920-1980MHz）仅低10MHz。为了使TDtv和UMTS在无线手机中同时使用需要一个高选择性的带通滤波器来抑制TDtv带外的干扰。同时，为了抑制UMTS Tx输出信号增加TDtv接收机的信噪比，需要在UMTS Tx通信支路增加一个滤波器，该滤波器在UMTS通带内具有极低的插入损耗，同时在TDtv频带具有良好的抑制性能。我们设计和制造了基于温度补偿的薄膜体声波技术的带通和带阻滤波器。实测结果显示，两个滤波器在通带内的具有较低的插入损耗（3dB），高带外抑制（3540dB）和快速的滚降特性（从通带到阻带仅有10MHz）。此外，这一对滤波器具有极低的频率温度系数（TCF），为-4ppm/oc，相比传统的BAW滤波器提高了5倍。低的频率温度系数是一个至关重要的参数，尤其是在滤波器非常陡峭的滚降区域，由于温度变化而引起细微的频率漂移都有可能导致滤波器在滚降区域不满足技术指标。该温度补偿的薄膜体声波滤波器技术非常具有代表性，它还可以应用在相类似系统中，在解决不同通讯标准互相干扰的问题中起到了关键作用，例如集成卫星收音机或者GPS导航的移动手机系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 薄膜体声波技术的发展历史
• 1.3 国内外发展状况以及存在的问题
• 1.3.1 国外研究动态及水平
• 1.3.2 国内研究动态及水平
• 1.3.3 存在的问题
• 1.4 论文的主要工作和章节安排
• 第二章 基于压电效应的薄膜体声波谐振器
• 2.1 体声波的定义以及其传播模式
• 2.2 压电的定义以及压电效应
• 2.2.1 压电效应
• 2.3 薄膜体声波（BAW）谐振器、滤波器
• 2.3.1 薄膜体声波（BAW）谐振器
• 2.3.2 薄膜体声波（BAW）滤波器
• 2.4 表面声波（SAW）谐振器、滤波器
• 2.5 综合比较体声波技术和表面声波技术
• 第三章 压电本构方程与梅森模型
• 3.1 压电本构方程之间的关系
• 3.2 梅森模型（Mason Model）的推导和理解
• 第四章 薄膜体声波滤波器的设计方法
• 4.1 滤波器的种类和特性
• 4.2 梯形架构滤波器的设计方法及其技巧
• 第五章 低频率温度系数带通和带阻固态叠堆薄膜体声波滤波器
• 5.1 固态叠堆薄膜体声波谐振器（SMR）的结构
• 5.2 低频率温度系数的 SMR
• 5.3 温度补偿的带通滤波器和带阻滤波器
• 5.3.1 TDtv 带通滤波器的设计、制造、测试
• 5.3.2 UMTS 带阻滤波器的设计、制造、测试
• 5.3.3 TDtv 和 UMTS 滤波器的 TCF 测量
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢