FBAR谐振器组合结构、FBAR滤波器提升带宽结构及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种FBAR谐振器组合结构、FBAR滤波器提升带宽结构及其制造方法，其包括第一谐振单元及第二谐振单元，所述第一谐振单元与第二谐振单元连接，所述第一谐振单元并联连接有第一电感，所述第一电感串联连接有第一电容；和/或所述第二谐振单元串联连接有第二电感，所述第二电感并联连接有第二电容。本发明专利技术通过在第一谐振单元上并联连接第一电感，配合第一电感串联连接第一电容，和/或在第二谐振单元上串联第一电感，配合第二电感并联连接第二电容，可成倍的增加了第一谐振单元及第二谐振单元组合的FBAR滤波器的有效带宽，而且，还能与第一谐振单元及第二谐振单元组合形成的FBAR滤波器的性能一致。的FBAR滤波器的性能一致。的FBAR滤波器的性能一致。

【技术实现步骤摘要】
FBAR谐振器组合结构、FBAR滤波器提升带宽结构及其制造方法


[0001]本专利技术涉及网络安全
，尤其是涉及一种FBAR谐振器组合结构、FBAR滤波器 提升带宽结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]移动通信的迅速发展，传输速率的提高和信息容量的增大，促使通信载波频率不断往高 频段延伸，带宽越来越宽，同时移动通信技术发展如第五代移动通信(5G)对小体积、高频、宽 带和高性能的薄膜体声波谐振滤波器(FBAR)提出了迫切需求。
[0003]薄膜体声波谐振器(FBAR)利用声波的波长远小于电磁波的特性制作而成，很好地解决 传统射频滤波器所采用的微波介质陶瓷技术和声表面波(SAW)技术面临的困难。FBAR的 体积小，损耗低，品质因素(Q)值高，其结构与半导体技术工艺兼容，便于射频集成电路 (RFIC)的集成，FBAR技术融合了声学、射频和MEMS工艺，成为了全新的滤波器技术解 决方案，也成为进年来高性能滤波器研究领域的热点。
[0004]现有FBAR器件通常采用氮化铝AlN薄膜作为压电材料应用制备滤波器，可以和芯片工 艺兼容生产，是应用广的材料。但是AlN薄膜压电材料的机电耦合系数约为6.5％，因此可实 现的FBAR相对带宽比较窄，通常约为3.0％左右，难以满足新一代移动通信系统的带宽需求。
[0005]为了实现更大带宽的FBAR滤波器，常在材料方面来拓展带宽：
[0006]一是采用掺杂技术，在AlN中掺杂Sc可以改善压电性能，提高机电耦合系数，从而提高 带宽。另外是使用高阻抗的电极材料，并且优化电极和压电层的膜厚比也可以提高带宽；
[0007]二是采用单晶薄膜替代AlN压电薄膜，其机电耦合系数达到7.5％。法国、日本等国家相 继开发出了基于铌酸锂、钽酸锂等压电薄膜材料的高频高机电耦合系数单晶薄膜谐振器， LiNbO3机电耦合系数达到了30％。
[0008]从材料方面考虑来提升带宽，存在工艺制备困难度高、技术难度较大等诸多问题。因此 如何增加FBAR滤波器的工作带宽，满足宽带信号处理要求成为了本领域技术人员亟需解决 的技术问题。

技术实现思路

[0009]基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种FBAR谐振器组合结构、FBAR滤波器 提升带宽结构及其制造方法，有效实现FBAR滤波器的带宽提升效果。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种FBAR谐振器组合结构，其包括第一谐振单元及第二谐振 单元，所述第一谐振单元与第二谐振单元连接，所述第一谐振单元并联连接有第一电感L
p
， 所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
；和/或所述第二谐振单元串联连接有第二电
感L
s
， 所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
。
[0012]第二方面，本专利技术提供了一种FBAR谐振器组合结构，其包括第一谐振单元及第二谐振 单元，所述第一谐振单元与第二谐振单元连接，所述第一谐振单元串联连接有第二电感L
s
， 所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
；和/或所述第二谐振单元并联连接有第一电感L
p
， 所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
。
[0013]第三方面，本专利技术提供了一种FBAR滤波器提升带宽结构，其包括第一谐振单元、第二 谐振单元、第一电阻及第二电阻，所述第一电阻一端与第一谐振单元一端连接，所述第一电 阻另一端接地，所述第二电阻一端分别与第一谐振单元另一端及第二谐振单元一端连接，所 述第二电阻另一端接地，所述第二谐振单元另一端用于接地；
[0014]所述第一谐振单元并联连接有第一电感L
p
，所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
； 和/或所述第二谐振单元串联连接有第二电感L
s
，所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
。
[0015]第四方面，本专利技术提供了一种FBAR滤波器提升带宽结构，其包括第一谐振单元、第二 谐振单元、第一电阻及第二电阻，所述第一电阻一端与第一谐振单元一端连接，所述第一电 阻另一端接地，所述第二电阻一端与第二谐振单元一端连接，所述第二电阻另一端接地，所 述第二谐振单元另一端用于接地；
[0016]所述第一谐振单元串联连接有第二电感L
s
，所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
；和 /或所述第二谐振单元并联连接有第一电感L
p
，所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
。
[0017]第五方面，本专利技术提供了一种FBAR滤波器提升带宽结构的制造方法，其包括如下步骤：
[0018]建立谐振器模型，获取FBAR谐振器的MBVD等效电路模型的各元件参数；
[0019]建立MBVD等效电路仿真模型，获取该MBVD等效电路对应的FBAR谐振器；
[0020]获取典型AlN压电膜的梯形一阶滤波器的带通特性；
[0021]获取FBAR谐振器串联电感后的带宽性能及获取FBAR谐振器串联电感，并在电感上并 联电容后形成第一FBAR谐振器的带宽性能；
[0022]获取FBAR谐振器并联电感后的带宽性能及获取FBAR谐振器并联电感，并在电感上串 联电容后形成第二FBAR谐振器的带宽性能；
[0023]将第一FBAR谐振器与第二FBAR谐振器组合形成FBAR滤波器提升带宽结构。
[0024]综上所述，本专利技术提供的一种FBAR谐振器组合结构、FBAR滤波器提升带宽结构及其 制造方法通过在第一谐振单元上并联连接第一电感，配合第一电感串联连接第一电容，和/或 在第二谐振单元上串联第一电感，配合第二电感并联连接第二电容，可成倍的增加了第一谐 振单元及第二谐振单元组合的FBAR滤波器的有效带宽。
附图说明
[0025]图1
‑
1a为本专利技术实施例提供的第一种FBAR滤波器提升带宽结构第一实施例的电路原理 图；
[0026]图1
‑
1b为本专利技术实施例提供的第一种FBAR滤波器提升带宽结构第二实施例的电路原 理图；
[0027]图1
‑
1c为本专利技术实施例提供的第一种FBAR滤波器提升带宽结构第三实施例的电路原理 图；
[0028]图2
‑
1a为本专利技术实施例提供的第一谐振单元或第二谐振单元的结构示意图；
[0029]图2
‑
1b为本专利技术实施例提供的第一谐振单元的MBVD等效电路模型的电路原理图；
[0030]图2
‑
1c为本专利技术实施例提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FBAR谐振器组合结构，其特征在于：包括第一谐振单元及第二谐振单元，所述第一谐振单元与第二谐振单元连接，所述第一谐振单元并联连接有第一电感L
p
，所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
；和/或所述第二谐振单元串联连接有第二电感L
s
，所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
。2.根据权利要求1所述的一种FBAR谐振器组合结构，其特征在于：所述第一谐振单元一端与第二谐振单元一端连接，所述第一谐振单元另一端用于连接第一外部电路元件，所述第二谐振单元一端用于连接第二外部电路元件，所述第二谐振单元另一端用于接地。3.根据权利要求1或2所述的一种FBAR谐振器组合结构，其特征在于，所述第一电感L
p
和第一电容C
m
的取值通过如下三个等式联立求解获取：ω＝2πf
p
，L
p
C
s
＝L
m
C
m
，其中，f
p
为预设值，所述第一谐振单元的MBVD等效电路模型包括第一电极损耗R
s
、第一介电损耗R0、第一静态电容C0、第一动态电容C
m
、第一动态电感L
m
、第一动态损耗R
m
，第一动态电容C
m
、第一动态电感L
m
、第一动态损耗R
m
依次串联连接，第一静态电容C0及第一介电损耗R0串联连接，所述第一电极损耗R
s
一端用于连接外部电路元件。4.根据权利要求1或2所述的一种FBAR谐振器组合结构，其特征在于，所述第二电感L
s
和第二电容C
p
的取值通过如下三个等式联立求解获取：ω
’
＝2πf
s
’
，其中，f
s
’
为预设值，所述第二谐振单元的MBVD等效电路模型包括第二电极损耗R
s
’
、第二介电损耗R0’
、第二静态电容C0’
、第二动态电容C
m
’
、第二动态电感L
m
’
、第二动态损耗R
m
’
，第二动态电容C
m
’
、第二动态电感L
m
’
、第二动态损耗R
m
’
依次串联连接，第二静态电容C0’
及第二介电损耗R0’
串联连接，所述第二电极损耗R
s
’
一端用于连接外部电路元件。5.一种FBAR谐振器组合结构，其特征在于：包括第一谐振单元及第二谐振单元，所述第一谐振单元与第二谐振单元连接，所述第一谐振单元串联连接有第二电感L
s
，所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
；和/或所述第二谐振单元并联连接有第一电感L
p
，所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
。6.根据权利要求5所述的一种FBAR谐振器组合结构，其特征在于：所述第一谐振单元一端与第二谐振单元一端连接，所述第一谐振单元另一端用于连接第一外部电路元件，所述第二谐振单元一端用于连接第二外部电路元件，所述第二谐振单元另一端用于接地。7.一种FBAR滤波器提升带宽结构，其特征在于：包括第一谐振单元、第二谐振单元、第一电阻及第二电阻，所述第一电阻一端与第一谐振单元一端连接，所述第一电阻另一端接地，所述第二电阻一端分别与第一谐振单元另一端及第二谐振单元一端连接，所述第二电阻另一端接地，所述第二谐振单元另一端用于接地；
所述第一谐振单元并联连接有第一电感L
p
，所述第一电感L
p
串联连接有第一电容C
s
；和/或所述第二谐振单元串联连接有第二电感L
s
，所述第二电感L
s
并联连接有第二电容C
p
。8.根据权利要求7所述的一种FBAR滤波器提升带宽结构，其特征在于：所述第一电感L
p
连接第一谐振单元一端，所述第一电容C
s
连接第一谐振单元另一端；所述第二电感L
s
一端及第二电容C
p
一端连接第二谐振单元另一端，所述第二电感L
s
另一端及第二电容C
p
另一端用于接地。9.根据权利要求7或8所述的一种FBAR滤波器提升带宽结构，其特征在于，所述第一电感L
p
和第一电容C
m
的取值通过如下三个等式联立求解获取：ω＝2πf
p
，L
p
C
s
＝L
m
C
m
，其中，f
p
为预设值，所述第一谐振单元的MBVD等效电路模型包括第一电极损耗R
s
、第一介电损耗R0、第一静态电容C0、第一动态电容C
m
、第一动态电感L
m
、第一动态损耗R
m
，第一动态电容C
m
、第一动态电感L
m
、第一动态损耗R
m
依次串联连接，第一静态电容C0及第一介电损耗R0串联连接，所述第一电极损耗R
s
一端用于连接外部电路元件。10.根据权利要求7或8所述的一种FBAR滤波器提升带宽结构，其特征在于，所述第二电感L
s
和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌，陈功田，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：