本文主要是介绍表面声波滤波器——设计方案(4),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
设计步骤
- 设计声表面波滤波器,首先需要分析器件的指标要求,如中心频率、使用带宽、插入损耗等,结合产线工艺水平,选择合适的衬底材料和换能器材料。
- 确认可以满足器件性能需求的换能器设计方案,然后通过软件仿真。
- 对叉指换能器结构进行优化设计。
- 最后对工艺生产得到的样品进行测试,验证设计。
中心频率
从前面一章我们知道,对于 SAW 滤波器,其中心频率fo=v/λ=vs/2(a+ b),a为叉指宽度,b为叉指间隔。那么,影响f因素有两个,一个是衬底材料本身,还有一个是决定叉指宽度的工艺生产能力。当选定衬底材料以后,SAW 滤波器的工作频率则由 IDT 的指条宽度决定,IDT 指条越窄,频率越高。采用 0.2~0.35 微米级的半导体精细加工工艺,制作的 SAW滤波器频率可达 2~3GHz。
提高工作频率主要考虑以下两种方法:
① 选用表面声波传播速度更高的衬底材料;
②) 提高细线条加工的工艺能力,核心是曝光设备和光刻技术。
插入损耗
插入损耗要求小于 3.5dB,它主要受压电材料、膜厚及 IDT 设计结构的影响。
使用带宽
SAW 滤波器的带宽主要取决于机电耦合系数K2。2492MHz表面波滤波器的使用带宽为10MHz左右,比较容易实现,但考虑到温漂影响和带内波动要求,实际设计带宽要适当放大。
带外抑制
一般来说,插入损耗和阻带抑制是一对相互矛盾的指标,即阻带抑制越高,损耗越大;反之,减小损耗同时保证足够的带外抑制就很困难。
驻波
SAW 滤波器的损耗要做得小,端口的匹配很重要。在微波系统里,50Ω 阻抗是标准设置。
因此滤波器的输入输出阻抗越接近 509,端口反射回损越小,驻波特性越好。
功率容量
实现滤波可以有不同的结构形式,各个结构的带外特性与功率容量有差异。考虑到功率容量的要求,我们选用了梯形(Ladder)结构的 SAW 滤波器,该型滤波器采用多级 IDT 串并联,具有低插损、高近端抑制、高功率耐受力的特点。设计时需要合理设计和布置串并联结构,同时工艺上采用耐高功率的镀膜金属材料或合金来制作 IDT。
ESD
声表器件所使用的压电材料,大都同时具有热释电效应,器件加工过程中的温度变化,常使器件带上很高的静电。这些静电电荷会在叉指电极间、芯片间、芯片与工装间自发释放。当静电场足够高时,静电荷释放容易损伤芯片,烧毁叉指电极。器件频率越高,纸条越细,越容易烧毁芯片表面电极,降低器件良品率。这是声表面波器件设计时不得不面对的问题。
器件尺寸
用业内成熟的 3.8x3.8或3x3mm SMD HTCC 陶瓷管壳封装都可满足,其中 SMD3030封装比 SMD3838封装使用更广泛,尺寸更小,如图所示。
软件仿真
器件放入 HFFS
ADS中模拟结果
这篇关于表面声波滤波器——设计方案(4)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!