关于体声滤波器的片上测试与性能表征结果测试详细剖析.doc
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1、关于体声滤波器的片上测试与性能表征结果测试详细剖析引言射频()滤波器已成为电子系统小型化、集成化及芯片化的瓶颈之一。薄膜体声波谐振器()是目前在频段实现高性能滤波器芯片化的重要途径。是一种基于体声波()的新型电声谐振器,通过压电薄膜的逆压电效应将电能转换成声波并形成谐振。基于测试与性能表征的方法。另外,也未见文献报道低阻硅衬底对 滤波器性能的影响。为了表征本课题组研制的波段 滤波器第一轮工艺样品的性能,使用射频探针台和矢量网络分析仪()测得其 参数。为了从测得的参数便捷地计算出 滤波器的各项性能参数,在软件环境下建立了 滤波器性能参数的解算流程。此外,还根据测试和表征结果,讨论了低阻硅衬底和器
2、件工艺误差对 滤波器性能的影响。 滤波器的工作原理及结构 滤波器多采用梯形拓扑结构,由一组串联 和一组并联 构成。所有串联的有相同的谐振频率,所有并联的有另一个相同的谐振频率,后者比前者略低。图为梯形拓扑结构 滤波器的频率特性。为了获得中心频率为、通带带宽为 的窄带带通滤波器,串联的串联谐振频率和并联谐振频率分别为和,并联的串联谐振频率和并联谐振频率分别为和。串联的并联谐振频率构成了 带通滤波器的上阻带衰减点,并联的串联谐振频率构成了带通滤波器的下阻带衰减点。当输入信号频率为时,谐振频率为的串联处于谐振状态,呈低阻状态;此时,并联偏离谐振状态,呈高阻状态;因此电路对频率为的输入信号无大的衰减。
3、当输入信号频率为时,由于此时并联呈低阻状态、串联呈高阻状态,信号传输过程将经历多次衰减。同理,当输入信号频率为时,信号传输过程也将经历多次衰减。这样便实现了输入信号的滤波。本文的待测器件()为 窄带带通滤波器,其构成单元通孔型如图()所示。为了加工方便,构成滤波器芯片的个单元置于同一个支撑膜片上,采用深反应离子刻蚀()微加工背腔形成支撑膜片。支撑膜片是支撑层和温度补偿层的复合,以抑制 的频率温度系数()。为了与射频探针台配备的 探针兼容, 滤波器的焊盘设计成边长为 的正方形,焊盘间距为;由图()可知,外侧为接地焊盘(),中间为信号焊盘();接地线环绕构成滤波器的个单元以屏蔽电磁干扰。由于 滤波
4、器为二端口器件,将两组焊盘分别设置在滤波器的两侧,且两侧的焊盘分别与相应单元的底电极相连。表为 滤波器中各单元的结构参数。测试采用射频探针台()和矢量网络分析仪()测量 滤波器芯片的 参数。 滤波器中心频率的设计值约为,由于是对第一轮流片的滤波器芯片进行测试, 扫频范围为,扫频步长为。图为测试系统的照片及原理框图。测量前需要首先校准测试系统,以消除系统误差。具体方法是在探针台所附显微镜的协助下,利用负载标准衬底,按照开路短路负载的校准步骤校准。负载标准衬底上有 种标准负载(见图()(),分别表示“开路”、“短路”和“”。本文采用 (线反射反射匹配)的校准模式,该模式具有自动补偿功能,可消除探头
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