本文關鍵詞：用于FDD-LTE的體聲波雙工器設計

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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4G通信頻段FDD-LTE Band 7,結合工藝約束條件,設計了一個插入損耗為1.5dB,帶外抑制為46 dB的BAW雙工器。針對FBAR電路模型的改進、Tx與Rx濾波器的設計、移相器的設計及BAW雙工器的優(yōu)化設計,給出了相應的解決方案。對于FBAR MBVD電路模型的改進,建立了一種FBAR性能模型參數(shù)提取方法,性能模型的預測值與實測值誤差在3%之內(nèi),驗證了該參數(shù)提取方法的有效性。對于FBAR Mason電路模型的改進,采用有限元仿真方法將FBAR的兩種能量損耗機制考慮在內(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)。對于Tx與Rx濾波器的設計,分析了影響濾波器性能的各個因素,提出了一種分步的BAW濾波器參數(shù)化設計方法。結合BAW濾波器帶內(nèi)紋波減小方法,給出了滿足技術指標的Tx與Rx濾波器設計。對于移相器的設計,選用π型LC電路結構。采用易于制備的平面柵型電感結構,通過增大金屬層厚度及線寬設計了一種Q值為20左右為硅基平面電感。通過加厚FBAR頂電極的方式設計了一種與FBAR工藝兼容的“BAW”電容,Q值也為20左右。采用設計得到的電感電容構成的移相器在2535 MHz的相移值為90.3度,插入損耗為0.8 d B,滿足設計要求。BAW雙工器中Rx濾波器對Tx濾波器的負載效應,會使Tx濾波器的插入損耗性能退化而帶外抑制性能過剩,進而使得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)化設計方法。設置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)化算法計算得到了兩組優(yōu)化變量的最終取值。
【關鍵詞】：體聲波雙工器 FBAR電路模型 體聲波濾波器 移相器
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 設計基礎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雙工器的技術指標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 輔助設計軟件介紹26-27
• 2.6.1 射頻仿真軟件ADS26-27
• 2.6.2 多物理場仿真軟件COMSOL Multiphysics27
• 2.7 本章小結27-28
• 3 FBAR電路模型的改進28-43
• 3.1 MBVD模型的改進28-36
• 3.1.1 模型改進的原理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)改進流程35-36
• 3.2 MASON模型的改進36-42
• 3.2.1 模型改進的原理36-37
• 3.2.2 FBAR FEM模型37-40
• 3.2.3 改進模型的參數(shù)提取方法40-42
• 3.3 本章小結42-43
• 4 TX與RX濾波器的參數(shù)化設計43-66
• 4.1 中心頻率設計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 其它技術指標設計52-63
• 4.2.1 改進后的電路模型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 級聯(lián)階數(shù)和結構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 滿足技術指標的TX與RX濾波器設計63-64
• 4.4 本章小結64-66
• 5 移相器設計66-76
• 5.1 電路結構設計66-71
• 5.1.1 Tx與Rx濾波器之間的負載效應66-69
• 5.1.2 電路參數(shù)的確定69-71
• 5.2 硅基平面電感設計71-73
• 5.3 硅基電容設計73-75
• 5.4 本章小結75-76
• 6 體聲波雙工器的優(yōu)化設計76-81
• 6.1 優(yōu)化設計原理76-78
• 6.2 優(yōu)化設計方法78-80
• 6.3 本章小結80-81
• 7 工藝設計81-89
• 7.1 工藝流程設計81-86
• 7.2 FBAR單元背腔刻蝕工藝86-88
• 7.3 本章小結88-89
• 結論89-92
• 1. 論文的主要工作89-90
• 2. 論文的創(chuàng)新點90-91
• 3. 后續(xù)工作展望91-92
• 致謝92-93
• 參考文獻93-97
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文及研究成果97

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本文編號：923987