![点击分享此内容可以赚币 分享](/master/images/share_but.png)
基于漏纵波模式的高频宽带低插损滤波器设计.pdf
《基于漏纵波模式的高频宽带低插损滤波器设计.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于漏纵波模式的高频宽带低插损滤波器设计.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第4 6卷 第1期压 电 与 声 光V o l.4 6 N o.12 0 2 4年2月P I E Z O E L E C T R I C S&A C OU S TOO P T I C SF e b.2 0 2 4 收稿日期:2 0 2 3-0 9-1 1 作者简介:王巍(1 9 6 7-),男,湖南省邵阳市人,教授,硕士生导师,博士。文章编号:1 0 0 4-2 4 7 4(2 0 2 4)0 1-0 0 0 1-0 5D O I:1 0.1 1 9 7 7/j.i s s n.1 0 0 4-2 4 7 4.2 0 2 4.0 1.0 0 1基于漏纵波模式的高频宽带低插损滤波器设计王 巍,张
2、 迎,王 方,滕洪菠,丁 辉,郭家成,吴 浩(重庆邮电大学 光电工程学院/国际半导体学院,重庆 4 0 0 0 6 5)摘 要:采用常规的瑞利声表面波设计低插损、大带宽的高频声表滤波器,难以满足设计要求。该文设计了一种基于多层膜结构的漏纵波(L L S AW)的高频宽带低损耗声表面波(S AW)滤波器。确定了激发L L S AW的波导结构,建立器件的二维理论模型;研究了电极各项参数对杂散的影响,在此基础上对电极参数进行了优化设计。研究发现,将串联谐振器的反射栅对数设置为6时,可有效抑制通带内的杂散。设计了镜像T型及镜像型L L S AW结构滤波器,并进行性能比较分析。结果表明,镜像T型结构更能
3、抑制杂散响应,设计的镜像T型结构L L S AW滤波器的中心频率为3 5 4 5 MH z,插入损耗为-1.4 1 6 d B,-3 d B带宽为2 7 4 MH z,带外抑制大于-3 0 d B。关键词:漏纵波;电极;反射栅;杂散响应;镜像T型中图分类号:T N 6 5;TN 7 1 3 文献标识码:A D e s i g n o f H i g h F r e q u e n c y B r o a d b a n d L o w I n s e r t i o n L o s s F i l t e r B a s e d o n L o n g i t u d i n a l L e
4、a k y W a v e WA N G W e i,Z H A N G Y i n g,WA N G F a n g,T E N G H o n g b o,D I N G H u i,G U O J i a c h e n g,WU H a o(S c h o o l o f O p t o e l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g/I n t e r n a t i o n a l S e m i c o n d u c t o r C o l l e g e,C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f
5、 P o s t s a n d T e l e c o mm u n i c a t i o n s,C h o n g q i n g 4 0 0 0 6 5,C h i n a)A b s t r a c t:I t i s d i f f i c u l t t o m e e t t h e d e s i g n r e q u i r e m e n t s o f h i g h-f r e q u e n c y s u r f a c e a c o u s t i c w a v e(S AW)f i l t e r s w i t h l o w i n s e r t
6、 i o n l o s s a n d l a r g e b a n d w i d t h u s i n g c o n v e n t i o n a l R a y l e i g h s u r f a c e a c o u s t i c w a v e d e s i g n.I n t h i s p a p e r,a h i g h-f r e q u e n c y b r o a d b a n d l o w i n s e r t i o n l o s s l o n g i t u d i n a l l e a k y s u r f a c e a c
7、 o u s t i c w a v e(L L S AW)f i l t e r b a s e d o n m u l t i-l a y e r f i l m s t r u c t u r e h a s b e e n d e s i g n e d.F i r s t l y,t h e w a v e g u i d e s t r u c t u r e e x c i t i n g t h e l o n g i t u d e l e a k y s u r f a c e a-c o u s t i c w a v e(L L S AW)i s d e t e r m
8、 i n e d,a n d t h e 2 D t h e o r e t i c a l m o d e l o f t h e d e v i c e i s e s t a b l i s h e d.S e c o n d l y,t h e i n-f l u e n c e s o f v a r i o u s e l e c t r o d e p a r a m e t e r s o n t h e s p u r i o u s a r e s t u d i e d.I t i s f o u n d t h a t w h e n t h e g r a t i n
9、 g r e f l e c t o r o f t h e s e r i e s r e s o n a t o r i s s e t t o 6,t h e s p u r i o u s i n t h e p a s s b a n d c a n b e s u p p r e s s e d a s m u c h a s p o s s i b l e.F i n a l l y,t h e m i r r o r T-t y p e a n d m i r r o r -t y p e f i l t e r s a r e d e s i g n e d,a n d t
10、h e p e r f o r m a n c e s a r e c o m p a r e d.T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e m i r r o r T-t y p e s t r u c t u r e i s m o r e e f f e c t i v e i n s u p p r e s s i n g t h e s p u r i o u s r e s p o n s e.T h e d e s i g n e d L L S AW f i l t e r w i t h m i r r o r T-t y p e s
11、 t r u c t u r e h a s a c e n t e r f r e q u e n c y o f 3 5 4 5 MH z,i n s e r t i o n l o s s o f-1.4 1 6 d B,-3 d B b a n d w i d t h o f 2 7 4 MH z,a n d o u t-o f-b a n d r e j e c t i o n o f g r e a t e r t h a n-3 0 d B.K e y w o r d s:l o n g i t u d i n a l l e a k y w a v e;e l e c t r
12、o d e;g r a t i n g r e f l e c t o r;s p u r i o u s r e s p o n s e;m i r r o r T-t y p e 0 引言声表面波(S AW)滤波器具有小型化、低成本、可靠性高及性能好等特点,成为了智能手机中不可或缺的元件。在第五代移动通信系统(5 G)的传播和下一代通信系统的开发中,提出了S AW器件具有高频、大带宽、低损耗1的要求。虽然S AW器件已广泛应用于无线通信中,工作在36 GH z高频下S AW滤波器的设计仍具有挑战性。2 0 1 7年,村田团队提出的I.H.P.S A W(i n c r e d i b l
13、e h i g h-p e r f o r m-a n c e s S A W)可在超过3 GH z的频率中工作,且其性能可与体声波(B AW)器件媲美2-4。此后,更多的团队开始研究基于声反射镜结构的S AW器件。大多数 宽 带S AW器 件 都 是 使 用 水 平 剪 切(S H)极化波,这是因为S H-S AW的机电耦合系数较大,更适合大宽带滤波器设计1,5。通常用Y X切-L i N b O3(L N)激发S H波,以提供最大的机电耦合系 数 值。已 有 研 究 表 明,在L N上 的 漏 纵 波(L L S AW)显示了其高速的特质,可实现高频工作,同时也有较大的机电耦合系数6-7。
14、与传统S AW相比,X切-L N上的L L S AW传播损耗较大,且其温度系数较差,所以未应用于移动手机中8。2 0 1 8年,村田团队将L L S AW和声反射镜结构相结合,提高了器件性能,为未来高频器件的设计提供了可选择的路径9。本文设计了一种采用多层膜结构的L L S AW滤波器。通过理论分析确定谐振器的基本结构,再通过对电极参数、声反射镜层数和级联结构的优化设计,充分抑制带内杂散,进而得到高频宽带、低插损滤波器。1 谐振器设计图1为多层膜结构的L L S AW的波导结构。其主要包含了叉指换能器(I D T)、L i N b O3压电薄膜、多层声反射镜和S i基底。多层声反射镜由低声阻抗
15、层和高声阻抗层交替组成,可以反射向下泄漏的波,将泄漏的能量尽可能地限制在表面以提高品质因数。本文中低声阻抗层是S i O2,高声阻抗层是P t。S i O2不仅可作为低声阻抗层,也可作为温度补偿层。与A l N相比,P t的声阻抗较大,传输系数较小,用其构成的S AW器件的阻带宽度较大8,1 0。图1 L L S AW波导结构1.1 谐振器参数S AW谐振器的器件参数包含孔径W、电极厚度h、金属化率、I D T对数Nt、反射栅对数NR、压电薄膜的厚度hL N、欧拉角(,)等。本文主要针对电极分析研究其各项参数对杂散抑制的影响。由于L L S AW在孔径方向无位移,且电极厚度远小于孔径。因此,本
16、研究中模型都在二维中实现。图2为谐振器的2 D模型示意图。图中,叉指周期=2p,金属化率=a/p,其中,p为叉指间距,a为金属电极的宽度。灰色为I D T输入端口,黑色为I D T输出端口,所激发的波沿x方向传播。器件的衬底最下方有完美匹配层(PML),最底端添加了固定约束条件。表1为设置谐振器的原始参数。表中,N为声反射镜的周期,以1个低声阻抗层和1个高声阻抗层为单个周期。图2 谐振器2 D模型表1 谐振器参数材料及结构参数初始数据A l电极厚度h0.0 8 I D T周期/mm2I D T数量Nt1 0 0反射栅数量NR1 0金属化率0.5L i N b O3厚度hLN0.2 L i N
17、b O3的欧拉角(,)(9 0,9 0,4 0)低声阻抗层厚度hL(S i O2)0.2高声阻抗层厚度hH(P t)0.1声反射层周期N2.5S i基底厚度5完美匹配层(PML)厚度0.5孔径W/mm2 51.2 谐振器的分析研究根据表1器件参数在C OM S O L中构建2 D等效模型,首先研究A l电极的金属化率选取。图3为不同 A l 电极金属化率下的导纳曲线。反射栅的金属化率仍为0.5。由图3可看出,随着不断减小,在低于谐振频率附近其导纳曲线的锯齿状越少,曲线越平整。其谐振频率先不断变高,然后在=0.2时变低;而反谐振频率也是先不断变高,在=0.3时变低。当=0.4时,谐振频率和反谐振
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 纵波 模式 高频 宽带 低插损 滤波器 设计
![提示](https://www.zixin.com.cn/images/bang_tan.gif)
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。