有质量评定的射频体声波滤波器 第2部分：使用指南 征求意见稿

1衰减GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-衰减有质量评定的射频体声波滤波器第2部分:使用指南用户主要关注的是滤波器性能应满足其特定规格。满足这些规格的调谐最小插入损耗最小插入损耗通带波纹相对衰减衰减指定的通带参考频率 中心频率截止频率标称插入损耗—→频率指定的阻带截止频率4射频体声波滤波器基本原理2相对带宽 射频体声波滤波器带状滤波器GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-相对带宽 射频体声波滤波器带状滤波器4.1概述射频（RF）体声波（BAW）滤波器具有尺寸小、重量轻、无需调整、高稳定性、高可靠性的特点。具有低插入损耗的RF-BAW滤波器广泛应器可实现的带宽受限于所用的压电材料、设计方法等因素。用户有必要理解这些因素对BAW滤波器性能RF-BAW滤波器通常采用由多个RF-BAW谐振器组成的梯形结构。体声波谐振器分为两类:薄 声表面波滤波器螺旋滤螺旋滤波器陶瓷滤波器陶瓷滤波器介质滤波器介质滤波器晶体滤波器晶体滤波器频率（Hz）4.2.1声学谐振到机械谐振频率ƒr的表达式如下:3底电极底电极fr=Vλ=nV/(2h)GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-其中V是声波传播速度。方程式（1）表明除了最低阶谐振（n=1，被称为基频谐振）外，4.2.2压电激励与检测压电效应产生机械力，并且引起声振动。另外，电荷通过与顶电极顶电极 压电材料图4表明上述的机械谐振可通过电极进行电学激励与电学检延长机械振动持续时间。此机械性能影响电气谐frC)1)4GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-频率频率r=(fafr)2-1-1在后续讨论的滤波器设计中，会发现r限制了滤波器应用中可实现的相r/ƒa与机电耦合系数kt2之间有如下关系式：kt2=(nπfr/(2fa))/tan(nπfr/(2fa))其中fr=fa，根据公式3与公式5可得如下等式：(fa-fr)/fa=1/(2y)=〈(4kt2/n2π2n:oddl0n:even间。由于电极的影响不可忽略，故会在后续内容中进行讨论。通常用有效机电耦合系数来表示谐振器kt2eff=(πfr/(2fa))/tan(πfr/(2fa))(8)5GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-ƒr处的Q通常被称为谐振Q或Qr。同样地，我们也可以评估反谐振频率处的Q，其值被称为反谐振Q或Qa。在滤波器设计中，Qr与Qa决定滤波谐振器性能亦可用优值系数（figureofmeriM二2πfaC0Zmax其中Zmax与Zmin是谐振器分别在fn(二fa)与fm（二fr）频率处的电学阻抗。Zmax/Zmin被称为阻4.2.3次生效应间谐波（inharmonics）。为了减小寄生谐振的峰值信号强度，有时会将谐振器上表面设计为不规则的Z与R0分别是器件阻抗与测试系统的特征阻抗。随频率增加，曲线上的点沿顺时针移动。曲线上最左仅存在于高于谐振频率的范围内，这种性质被称为“截止”（cut-off）特性，其表明这些谐波是由横6GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-杂散模式杂散模式a)抑制寄生谐振模式之前b)抑制寄生为了将这些效应考虑在内，通常需要对BVD模型进行补充修改，如图7所示。其中串联电阻Rs与并fr~1/(2π)(12)模型可得反谐振品质因数Qa如下式：对比曲线如图5所示。由图可知，与原BVD模型相比，由修改的BVD模型得到的fr与Qr稍有降低，7GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-但fa与Qa几乎没变。值得注意的是原始BVD模型显示Qr=Qa，但这与实际并不相符。由于Ls可有效提高kt2eff，故通常利用其来提升滤波器性能。但端口间的寄生电容会增加C0从而4.3射频谐振器结构的性质决定的。由于钼、辽、钨等金属具有高声阻抗特性，将其用作电极材增加kt2eff，并且可以用它们作为AlN生长的种子层材料。顶电极顶电极压电材料空气腔底电极衬底8GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-顶电极顶电极 压电材料底电极衬底空气腔第二种为固态装配型谐振器（SMR其通过声反射结构阻止谐振器能量向衬底传输，并在与衬底紧密接触。图9为SMR结构示意图。声反射结构由具有不同声阻特性的多层材料层组成，如由W与4.4梯形结构滤波器4.4.1基本结构其可由BVD模型来表示。尽管有多种结构形式的RF-BAW滤波器，但只有梯形结构滤波器被用于实际应用9GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-4.4.2工作原理fap与串联谐振器的谐振频率frs近似相等。镜像转移常数γ可由Xs与Bp表示：tanhy=BpXs/(BpXs一1)(15)BXpsBXpsGB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-4.4.3梯形滤波器特性振器性能远高于其他压电材料的谐振器性能。滤波器通带边缘的陡直度由谐振器的品质因数Q决定，但通带插入损耗由谐振器的优值系数M决定。阻带衰减基本上由并联与串联谐振器的静态电容比与谐振器GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-RF-BAW滤波器的插入损耗主要由金属电极的欧姆损耗、由散射和/或粘滞引起的声学传播损耗、声5.2有效性和限制性这些无用的响应应该被抑制或减小至特定水平之内。在实际应用中还应该考虑器件的长期稳定立刻出现在输出端口。直通信号在通带内产生波纹，频率周期(δf）等于为1/t，其中t是主信号的延入电平、衬底的装配方法、衬底所在的气氛5.3输入电平GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-RF-BAW滤波器的错误使用有时会导致其性能不佳。使用时要注意直通、阻抗匹配条件等因素。衡-不平衡转换器使不平衡的RF-BAW滤波器与平衡的IC连接模阻抗也会产生与直通信号相同的效应。为了避免共模阻抗，设计时应该将PCB上的输入与输出接地图滤波器设计时要以特定的阻抗为目标。阻抗失配会增加RF-BAW滤波器的通带波纹幅度与插入GB/TXXXXX.2—XXXX/IEC62575-b)描述.带宽.最小/标称/最大插入损耗.通带波纹.截止频率（如有必要）.其他要求.幅值特性.可保证的相对插入损耗