基于有限元法和色散COM模型的声表面波滤波器联合仿真

针对任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的声表面波(SAW)滤波器的精确快速设计问题,该文基于声/电/磁多物理场耦合全波仿真平台,结合基因遗传优化算法和通用图形处理器(GPGPU)加速技术,利用有限元分层级联精确模型(HCT)优化设计梯形谐振器,色散COM模型优化设计纵向耦合谐振器,实现了任意复杂膜系结构和电路拓扑结构的SAW滤波器的正向设计与优化。通过42°Y-XLiTaO₃常规SAW滤波器的优化设计与研制,设计优化结果与实验结果吻合较好,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于COM参数提取技术设计SAW梯形滤波器

与耦合谐振滤波器(CRF)相比,声表面波(SAW)梯形滤波器具有插入损耗小,功率容量大和芯片尺寸小的优点。该文从COM参数提取出发,结合COM模型和P矩阵级联的方法,设计出一个中心频率约为350MHz,插入损耗仅有1.5 dB的三极SAW梯形滤波器。从样品的测试结果发现,这种基于COM模型的阻抗元滤波器(IEF)的设计思路是正确可行的。     

基于层次级联模型的声表面波COM参数提取方法

该文研究了基于层次级联模型的耦合模(COM)参数提取方法。通过仿真42°Y-X LiTaO₃衬底的有限长声表面波(SAW)单端谐振器,提取COM参数及建立COM参数数据库,研制了一款1 200 MHz的三换能器混合结构的SAW滤波器。结果表明,实际制作器件响应和仿真幅频响应符合性好,验证了该文提取COM参数方法的可行性,可用于指导SAW滤波器设计。     

小型化双通带声表滤波器设计研究

针对小型化双通带声表面波(SAW)滤波器的需求背景,对两端口、两通带的SAW滤波器的设计技术展开研究。通过搭建包含两组耦合模（COM）参数的双通带SAW滤波器声电协同仿真平台,分析优化滤波器性能,成功研制出CSP2520封装的双通带SAW滤波器,其中心频率分别为1 995 MHz和2 185 MHz,通带带宽均为40 MHz,插入损耗小于3 dB,通带间隔离度大于30 dB。测试与仿真结果基本一致。     

低损耗射频SAW滤波器的设计

采用42°Y-XLiTaO3基片,利用耦合模(COM)模型和P矩阵级联的方法对低损耗声表面波(SAW)梯形滤波器进行仿真设计。通过分析SiO2厚度对滤波器中心频率偏移的影响、建立等效电路模型对封装进行仿真,成功地设计制作了一款中心频率为1 575MHz,带外抑制大于20dB,最低插入损耗为-1.2dB的四级SAW梯形滤波器,测试结果与仿真结果相吻合。     

电磁寄生参数在高频SAW滤波器设计中的应用

在设计高频声表面波（SAW）滤波器的过程中,若只考虑封装壳和键合线的电磁寄生参数而忽略汇流条的电磁寄生参数,则SAW滤波器的实际性能易受汇流条寄生参数影响而出现通带波动和驻波增大等问题。该文拟用电声-电磁联合仿真方法设计高频SAW滤波器以解决汇流条寄生参数对SAW滤波器性能的影响。通过此方法研制的滤波器通带插入损耗小于1dB,波动0.5dB,通带内驻波最大值2.1,-1.5dB带宽75.7MHz,-3dB带宽84MHz(相对带宽为4.8%),-30dB带宽112MHz,BW_{-3 dB}/BW_{-30 dB}矩形系数1.33。包含封装壳、键合线及汇流条的寄生参数的理论仿真结果与实验测试结果吻合较好,表明了采用此模型设计高频SAW滤波器的可行性。     

低损耗、髙矩形度声表滤波器设计研究

针对高矩形度低损耗声表面波(SAW)滤波器的需求背景,对混合结构低损耗SAW滤波器的设计技术展开研究,通过建立混合结构滤波器模型,分析优化滤波器性能,成功研制出中心频率260 MHz,插入损耗为2dB,矩形系数优化1.6的声表滤波器,测试与仿真结果基本一致。     

基于128°YX-LiNbO3压电材料的DMS滤波器设计

设计了一种基于128°YX-LiNbO₃压电材料的双模耦合声表面波(DMS)滤波器。采用耦合模(COM)模型进行理论分析,得到DMS滤波器的二维器件模型,再采用COMSOL进行二维器件仿真分析,得到单级DMS滤波器。为了消除该DMS滤波器在其低端近阻带附近出现的肩峰,该文提出将DMS滤波器表面覆盖一层SiO₂薄膜,形成温度补偿结构,从而解决低端近阻带附近的肩峰。结果表明,设计的DMS滤波器的中心频率为891.0 MHz,最小插入损耗为1.29 dB,1 dB带宽为34.0 MHz,相对带宽为3.8%,矩形系数为2.94,带外抑制约为20 dB。     

AlN/PZT复合压电薄膜层SAW激励与传播研究

该文在单晶硅基底上设计了AlN/PZT复合压电薄膜层声表面波(SAW)器件,采用有限元法(FEM)研究了复合压电材料厚度(PZT厚度h_PZT和AlN厚度h_AlN)对AlN/IDT/PZT/Si结构中零阶、一阶SAW的相速度、机电耦合系数和电极反射系数的影响,根据色散特性得到最优化薄膜厚度。结果表明,AlN/IDT/PZT/Si结构中,当h_PZT =0.025λ,h_AlN=λ时,零阶、一阶SAW都能取得最高相速度(分别为5 582 m/s和5 711 m/s),适用于高频器件设计;在h_PZT=0.2λ,h_AlN=0.1λ时,零阶SAW波的机电耦合系数最大(为21.55%),但此时相速度最小(仅为2 890 m/s),适用于移动通信领域宽带低损耗SAW滤波器和延迟线结构信号处理器件的设计。     

二端网络声表面波滤波器电磁仿真分析及设计

为了模拟高频低损耗声表面波(SAW)滤波器的设计,该文采用二端口阻抗元2T结构建立了包含外壳及点焊线电磁响应的数学模型,并利用回路电流分析法,推导出该模型下的Y、S参数。且在该模型基础上用Matlab编写了程序,为某电台设计了一款频率为1 561 MHz,-1 dB带宽大于30 MHz,插入损耗小于2 dB,带外抑制大于40 dB的SAW滤波器,理论模拟与实测吻合较好,表明了此模型在设计高频低损耗SAW滤波器的可行性。     

基于有限元分层级联技术SAW滤波器精确计算

针对任意复杂结构声表面波(SAW)器件精确快速分析及其内部多物理场耦合效应的精确表征问题,该文在充分考虑SAW器件实际存在的各种影响因素下,采用有限元分层级联算法推导出有限长结构SAW器件的有限元数学模型。基于全波仿真技术,考虑管座及键合线等封装模型电磁效应,对漏波型42°Y-X LiTaO₃温度补偿型声表面波(TC-SAW)器件进行计算,通过与实验结果对比,验证了计算模型的精确性,为高性能SAW器件的精确快速设计提供了支撑。     

2 GHz宽带低损耗SAW滤波器的研制

利用射频电路模拟软件中构建的声表面波(SAW)低损耗滤波器设计工具,对S波段SAW滤波器的设计技术展开研究。通过建立集总参数模型,分析高频下封装效应对滤波器性能的影响,并成功研制出中心频率达2.2GHz,最小插入损耗为-3dB,相对带宽达到7%的SAW滤波器,测试与仿真结果基本一致。     

2 GHz宽带低损耗SAW滤波器的研制

利用射频电路模拟软件中构建的声表面波(SAW)低损耗滤波器设计工具,对S波段SAW滤波器的设计技术展开研究。通过建立集总参数模型,分析高频下封装效应对滤波器性能的影响,并成功研制出中心频率达2.2GHz,最小插入损耗为-3dB,相对带宽达到7%的SAW滤波器,测试与仿真结果基本一致。     

CMMB用滤波器的仿真设计

报道了一种具有宽带宽和高阻带抑制比的中国移动多媒体广播(CMMB)用滤波器.采用了梯形声表面波(SAW)陷波网络和LC高通滤波网络的综合设计结构,运用SAW谐振器的XTAL2等效模型和Murata电感元件构建原理电路,在ADS 2009中进行综合优化仿真得出滤波器的频响曲线,使滤波器的通带插损小于2.0 dB,阻带抑制大于43 dB,能很好地进行选频.     

基于ADS的声表面波单端对谐振器建模

声表面波(SAW)滤波器的设计需对单端对谐振器建模。该文提出了一种新的基于ADS线性矩阵模型的声表面波单端对谐振器模型,并给出了主要参数的推导过程。借助新模型成功设计了一个中心频率为1GHz、带宽为30MHz的声表面波带通滤波器,其插入损耗小于4dB,带外抑制大于30dB。设计过程表明,采用新模型设计声表面波滤波器可做到操作性强、简单、快捷。     

空军总医院全军临床航空医学中心简介

通过建立声表面波(SAW)匹配滤波器的等效能量结构,利用交叉场电路等效模型,在频域上对SAW匹配滤波器进行分析.对于中心频率为60 MHz、抽头数32位的SAW匹配滤波器,采用上述方法得到的插入损耗和-3 dB带宽的计算值和测试值分别相差小于1 dB和1 kHz,证明了其正确性和有效性.     

基于COMSOL的声表面波器件二维等效模型设计

利用COMSOL软件建立了声表面波(SAW)单端口谐振器和双端口滤波器的二维等效模型,基于有限元法通过该模型计算了完整的SAW谐振器和梯形滤波器结构的导纳和频率响应特性,并将该结果与通过COM耦合模型模拟的结果进行对比。结果表明,基于有限元法利用二维等效模型模拟SAW器件性能是可行的。同时研究了电极电阻和传播损耗对谐振器导纳的影响,为进一步研究SAW器件特性提供了理论依据。     

基于LiTaO3基片宽带声表面波滤波器设计方法

通讯系统传输效率的提升对滤波器带宽的要求越来越高,如果使用常规声表面波(SAW)滤波器设计技术,则将面临损耗大或带宽达不到要求的问题。该文根据系列宽带SAW 滤波器产品开发结果,总结了采用特殊技术用 LiTaO₃压电基片实现相对带宽8%以上的宽带 SAW 滤波器设计方法,其包括利用外围电感、电容增加 SAW 谐振器的谐振频率和反谐振频率的间隔,提高阻抗元滤波器带宽;利用多模式纵向耦合谐振滤波器结构增加滤波器带宽;利用双通带滤波器并联结构获得大带宽滤波器。上述方法各有优缺点,其均能获得约为9%的带宽。     

文摘选辑

(一)声表面波技术 152 三个换能器结构的SAW滤波器的插损和三次渡越回波(TTE)——(Setsune K.)《电子通信学会论文志C》(日)J65C 12(1982)969—76 提出了一种三个换能器结构的SAW滤波器的改进设计,该设计实现了低插损和通带内大的三次渡越回波(TTE)抑制。在不同的电匹配条件下,从理论上研究了TTE和基片的耦合系数之间的关系。发现当耦合系数为0.25％最小值时,TV-VIF SAW滤波器通带范围内TTE抑制远大于40dB,插损大约为11dB。(声)     

超宽带声表面波滤波器的设计

该文精确模拟了基于弛豫铁电单晶的声表面波(SAW)梯形滤波器的性能。首先介绍了由谐振器构成的梯形SAW滤波器的工作原理,利用QUCS软件建立了七阶梯形滤波器的仿真模型。结果表明,该单晶能实现高达620 MHz的超宽带SAW滤波器(中心频率1GHz),比传统压电材料的滤波器带宽高3倍;通过优化各支路谐振器的静态电容及传统梯型滤波器的结构,牺牲了一定的带宽,但获得了较高的带外抑制和过渡带的陡峭度;讨论了不同品质因数对滤波器带内插损的影响。