《高性能FBAR器件的设计与研究》-毕业论文.doc

PAGE 華中科技大学 毕业设计[论文] 题目：高性能FBAR器件的 设计与研究 院 系：电子科学与技术系 专 业：电子科学与技术 指导教师： 姓 名： 学 号：012006016825 摘 要 射频滤波器具有广阔的市场，已经成为当今无线通信领域内研究的热点之一。无线通信的快速发展对滤波器提出了微型化、集成化、低功耗、高性能等要求。传统微波滤波器的解决方案主要是微波介质陶瓷和声表面波（SAW）技术。前者虽有较好的性能，但频率低、体积太大；后者体积虽小，但插入损耗较大、功率容量较低，虽然工作频率比前者要高（1GHz左右），但仍无法满足下一代通讯技术的要求。然而，薄膜体声波谐振器（FBAR）综合了介质陶瓷滤波器性能优越和SAW滤波器体积较小的优势，同时又克服两者的缺点，其工作频率高、可集成、功率容量大、损耗低，目前被认为是最理想的射频滤波器技术，正成为国内外研究的热点。 本文系统的论述了FBAR的基本原理，解释了FBAR串联谐振时阻抗最小、并联谐振时阻抗最大的原因。讨论了电极效应、薄膜厚度对FBAR中心频率的影响。从FBAR的基本原理出发，构建了梯形滤波器并分析了它的工作原理。比较和分析了三种主流的FBAR结构及它们的工艺流程。 本文总结了与FBAR的压电薄膜相关的晶体的基本理论（介电性、压电性、弹性性质），为FBAR阻抗公式的推导奠定了基础。同时，便于进一步理解FBAR的基本原理。 本文推导出了FBAR的两种等效电路模型（Mason等效电路、BVD等效电路），重点阐述了BVD等效电路模型的构建和参数的提取。这对于FBAR滤波器的设计有重要意义。最后引出了与FBAR技术相关的两个前沿问题，高模薄膜体声波谐振器(HBAR)和新型多孔性基材薄膜体声波谐振器。 关键词：薄膜体声波谐振器 滤波器 Mason模型 BVD模型 Abstract Having a broad market, RF filter has become one of the hotspots in the research field of wireless communication. The rapid development of wireless communication sets the requirement of miniaturization, integration, low power and high performance of RF filter. The solutions of traditional microwave filter are mainly microwave dielectric ceramic and surface acoustic wave (SAW) technologies. On the one hand, although the former one has better performance, it has low working frequency and is too big. On the other hand, the later is small in volume but large in insertion loss and has low power capacity, notwithstanding the higher working frequency, it still cannot meet with the requirement of next generation communication technology. However, the film bulk acoustic resonator (FBAR) combines the advantages of the superior performance of dielectric ceramic filter and the small volume of SAW filter while overcoming the disadvantages of the two filters. It has high working frequency, good integration, large power capacity and low loss, thus, has been considered to be the most ideal RF filter technology and is becoming a research hotspot at home and abroad. This paper systematica