由于聲表面波濾波器(SAWF)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、掩膜層少、易微型化、成本低等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于家用電視、移動(dòng)通信、射頻濾波器和雷達(dá)等領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)和5G通信技術(shù)迫切需要具有較低損耗、高矩形度和低頻率溫度系數(shù)等特點(diǎn)的高性能聲表面波濾波器,本文針對(duì)低損耗高矩形度聲表面波濾波器開(kāi)展研究,進(jìn)行了樣品的設(shè)計(jì)與制作,對(duì)研究相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的聲表面波濾波器提供了思路拓展和實(shí)際設(shè)計(jì)方法參考,具有重要的研究意義和實(shí)際價(jià)值。本文針對(duì)低損耗高矩形度聲表面波濾波器的設(shè)計(jì)與制作開(kāi)展研究,主要工作包括以下部分:首先,研究了聲表面波的基礎(chǔ)理論和工作原理,推導(dǎo)了叉指換能器和雙端結(jié)構(gòu)的重要理論公式,研究了聲表面波濾波器的等效電路模型及其損耗構(gòu)成,為選擇器件結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)和后續(xù)的設(shè)計(jì)和仿真奠定了基礎(chǔ)。其次,設(shè)計(jì)了一種低損耗高矩形度聲表面波濾波器。利用有限元分析軟件COMSOL進(jìn)行了建模和仿真,分析了器件的模態(tài)特性和瞬態(tài)特性,驗(yàn)證了瑞利型聲表面波的傳播特點(diǎn)和瞬態(tài)特征�；诘刃щ娐纺Ｐ�,利用ADS軟件進(jìn)行了器件電學(xué)特性分析,S參數(shù)仿真結(jié)果滿(mǎn)足低損耗高矩形度的設(shè)計(jì)需求。然后,研究了聲表面波濾波器的制作工藝、基于Tanner Tools和... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

聲表面波濾波器的應(yīng)用領(lǐng)域Figure1-1ApplicationfieldsofSAWfilters

中北大學(xué)學(xué)位論文3能力，因此更愿意將其壓電襯底更改為鈮酸鋰(LiNbO3)，諧振器帶寬更寬。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前因?yàn)榘雽?dǎo)體技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，多標(biāo)準(zhǔn)智能手機(jī)已在日常生活中無(wú)處不在。這樣的系統(tǒng)以不同的頻率在不同的通信標(biāo)準(zhǔn)（2G，3G，4G-LTE，WLAN，GPS，藍(lán)牙等）下運(yùn)行。緊湊和高性能的濾波器對(duì)于移動(dòng)電話(huà)的射頻前端是必不可少的，并且射頻聲表面波（RFSAW）濾波器已經(jīng)普及。此外，由于即將到來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和5G，對(duì)于聲表面波濾波器性能的要求不斷提升[7]。1.2.1國(guó)外研究現(xiàn)狀各向同性材料中聲表面波的基礎(chǔ)類(lèi)型的存在是由瑞利勛爵（LordRayleigh）于1885年首次提出的，因此該波通常被稱(chēng)為瑞利波[8]。該波沿著半空間的平面?zhèn)鞑�，粒子呈矢狀平面運(yùn)動(dòng)（該平面包含垂直于傳播方向的表面），振幅隨深度減校瑞利勛爵對(duì)地震后觀(guān)察到的地震信號(hào)感到好奇。他證明了由于大量縱向波和橫向波而在預(yù)期信號(hào)之后出現(xiàn)的后期分量可以用較慢的聲表面波來(lái)解釋。后來(lái)，奧古斯都·洛夫斯（AugustusLoves）的大量工作包括對(duì)垂直于矢狀面運(yùn)動(dòng)的剪切表面波的研究。如今，這一波被稱(chēng)為樂(lè)甫波（Lovewave）。他還證明了具有矢狀粒子運(yùn)動(dòng)的瑞利型波可能存在于分層系統(tǒng)中。在1920年代與東京地震研究所合作時(shí)進(jìn)行的進(jìn)一步研究表明，可能存在一系列更高的波模式[9]。第一個(gè)在SAW器件中使用的較高的波模式被稱(chēng)為Sezawa波[10]。聲表面波在電子領(lǐng)域的應(yīng)用則是起源于雷達(dá)探測(cè)，后來(lái)逐步應(yīng)用于電子系統(tǒng)，直到1960年代才廣泛用于電子系統(tǒng)和傳感器領(lǐng)域[11]。圖1-2聲表面波器件與傳統(tǒng)LC器件對(duì)比Figure1-2ComparisonofSAWdeviceswithtraditionalLCdevices

中北大學(xué)學(xué)位論文5著世界上新一代的通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，移動(dòng)電話(huà)中聲表面波濾波器的數(shù)量正在增加[14]。圖1-3SAW/BAW應(yīng)用頻段與性能關(guān)系Figure1-3relationshipofSAW/BAWapplicationfrequencybandandperformance聲表面波技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，掩模層少，成本低的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)很好地服務(wù)于4G和5G移動(dòng)通信應(yīng)用（所有GSM頻段和大多數(shù)CDMA頻段）[15]。另一方面，在聲表面波濾波器技術(shù)問(wèn)世之際，包括摩托羅拉，Qorvo（前身TriQunt）和村田在內(nèi)的一些電子元器件制造商已經(jīng)展示了相關(guān)的產(chǎn)品。圖1-4聲表面波器件晶圓、鏡檢和測(cè)試Figure1-4SAWdevicewafers,microscopyandtesting日本的村田株式會(huì)社作為一家致力于為射頻技術(shù)者開(kāi)發(fā)一站式服務(wù)的聲表面波器件公司，其業(yè)務(wù)范圍涵蓋了濾波器、雙工器、諧振器和頻率控制裝置等高性能聲表面波射頻器件。村田公司的聲表面波技術(shù)在器件尺寸、元件性能、成本控制、市場(chǎng)占有、研發(fā)投入等各方面均位于行業(yè)前列，在移動(dòng)通信、GPS/GNSS、ISM等頻帶的40MHz-2.7GHz頻率范圍內(nèi)，其聲表面波器件的競(jìng)爭(zhēng)力十分強(qiáng)勁。


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