基于CMOS工艺的高性能射频滤波器:体声波滤波器BAW

时间:2013-12-20来源:网络

BVD模型的阻抗特性实际上与从Mason模型得到的结果是一致的。BVD模型的基本参数有:

C谐振器静态电容[F]
fs串联谐振频率[Hz]
bwr谐振器相对带宽
Q声学谐振品质因子

这些基本参数可以通过实际测量或对Mason模型的仿真方便地获得。通过阻抗测量,可以相对容易地提取出fs 、fp和C。再用下面几个公式可以估算出基本参数:

bwr=frac{f_{p}-f_{s}}{f_{s}}
C=frac{-1}{f·2 ·Im(Z)_{f Q=frac{f}{2} frac{ z}{ f}

从基本参数出发,等效电路中各元件的值都可以算出。这里需要指出的是所有这些值都是紧密相关的,不可能通过单独调整某个元件值来改善滤波器。

Ca=C·2·bwr
C_{0}=frac{C·2}{2+bwr}
L_{a}=frac{1}{(2 ·f_{s})^{2}C_{a}}
R_{a}=frac{2 f_{s}·L_{a}}{Q}

基本参数以外的主要寄生效应可以通过在等效电路中增加后面这些附加元件来描述:

Rs谐振器的串联电阻[ ]
Cox底部电极-衬底电容[F]
Csub衬底-地电容[F]
Rsub衬底损耗电阻[ ]

BVD模型是设计滤波器的一种非常实用的方法,而且在谐振器工作正常的前提下,其结果与其它几种模型相比同样地接近实际。任何电路仿真器都可用来处理BVD模型。

BAW滤波器的当前水平

BAW/FBAR滤波器在各种性能上全面优于SAW滤波器。当设法做出有效耦合系数keff2为6.5%,Q值高于500的谐振器时,这种性能上无损失的全面超越就得以实现。在此基础上,滤波器的插入损耗得到改进,滤波器沿也更陡。

英飞凌公司目前实现的性能如下。通过优化声学镜,频率的温度系数(TCF)可以进一步降低到-19ppm/K,这与SAW滤波器相比性能提高了一倍。用于PCS(US-CDMA波段)的谐振器的性能指数(Q·keff2)已达94(1400·0.067)。

一般来说,在1.8GHz的应用中,芯片尺寸比SAW滤波器芯片至少小一倍。ESD的鲁棒性也更好。可处理的信号功率即使在2GHz以上也可达到3瓦,这使得BAW滤波器成为双工器中陶瓷滤波器的理想替代品。

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什么是声表面波SAW - Surface Acoustic Wave

什么是叉指换能器IDT - Interdigital Transducer
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声表面波典型应用

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关键词: CMOS 射频滤波器 体声波滤波器 BAW 表面波 压电层

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