引言
射频(RF)滤波器已成为电子系统小型化、集成化及芯片化的瓶颈之一。薄膜体声波谐振器(FBAR)是目前在500MHz~20GHz频段实现高性能滤波器芯片化的重要途径。FBAR是一种基于体声波(BAW)的新型电声谐振器,通过压电薄膜的逆压电效应将电能转换成声波并形成谐振。基于测试与性能表征的方法。另外,也未见文献报道低阻硅衬底对BAW 滤波器性能的影响。 为了表征本课题组研制的L波段BAW 滤波器第一轮工艺样品的性能,使用射频探针台和矢量网络分析仪(VNA)测得其S 参数。为了从测得的S参数便捷地计算出BAW测试探针 滤波器的各项性能参数,在ADS软件环境下建立了BAW 滤波器性能参数的解算流程。此外,还根据测试和表征结果,讨论了低阻硅衬底和器件工艺误差对BAW 滤波器性能的影响。
1 BAW 滤波器的工作原理及结构
BAW 滤波器多采用梯形拓扑结构,由一组串联FBAR 和一组并联FBAR 构成。所有
串联的FBAR有相同的谐振频率,所有并联的FBAR有另一个相同的谐振频率,后者比前者略低。图1为梯形拓扑结构BAW 滤波器的频率特性。为了获得中心频率为f0、通带带宽为Δf 的窄带带通滤波器,串联FBAR的串联谐振频率和并联谐振频率分别为f0和f0+Δf/2,并联FBAR的串联谐振频率和并联谐振频率分别为f0-Δf/2和f0。串联FBAR的并联谐振频率构成了BAW 带通滤波器的上阻带衰减点,并联FBAR的串联谐振频率构成了BAW带通滤波器的下阻带衰减点。当输入信号频率为f0时,谐振频率为f0的串联FBAR处于谐振状态,呈低阻状态;此时,并联FBAR偏离谐振状态,呈高阻状态;因此电路对频率为f0的输入信号无大的衰减。当输入信号频率为f0-Δf/2时,由于此时并联FBAR呈低阻状态、串联FBAR呈高阻状态,信号传输过程将经历多次衰减。同理,当输入信号频率为f0+Δf/2时,信号传输过程也将经历多次衰减。这样便实现了输入信号的滤波[4]。