陶桂龙, 支国伟, 罗添友, 欧阳佩东, 衣新燕, 李国强

无机材料学报 2025, 40 (2): 128-144. DOI:10.15541/jim20240355

摘要（332）

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随着通信技术升级以及5G通信应用的驱动, 各种智能设备所需的滤波器数量激增, 促进了滤波器市场的繁荣, 但对其性能要求也越来越高, 例如大带宽、高频率、高功率容量、微型化、集成化以及低成本等指标是学术界与产业界重点关注的方向, 而基于薄膜体声波谐振器(Thin Film Bulk Acoustic Resonator, FBAR)技术的FBAR滤波器已成为最有前景的滤波器之一。另外, 当前空腔型FBAR滤波器已取得了一定的商业成功, 但是仍面临性能不足、工艺复杂、成本略高、技术受限等困境。为此, 本文试图从器件理论研究与结构优化、高性能压电材料制备与优化、新型工艺开发及技术融合三方面对FBAR滤波器的相关问题与关键技术进行综述, 旨在为该研究领域的学者梳理FBAR滤波器技术进阶与迭代的脉络, 以期为未来研究的路径与方向提供若干启发性思考。

FBAR滤波器的研发离不开理论研究与分析, 而理论研究需要精确的模型支撑, 但现实中影响滤波器性能的因素众多, 目前缺乏涵盖所有影响因素的完美模型, 故研究人员仍需不懈探索。随着载波聚合技术的应用及通信标准的迭代, 无线通信中对FBAR滤波器线性度的要求愈发严格[23]。对于FBAR滤波器构成的双工器, 在现实工作场景里, 其置身于大功率输出信号和干扰信号之中, 故对非线性失真及其抑制都有着极高要求。如图3所示, 在双工器中发射滤波器发射一个频率为f_a的信号, 同时接收滤波器接收一个频率为f_b的杂散信号, 两信号可能形成互调干扰

| f_{b} \pm f_{a} |

、

| 2 f_{a} \pm f_{b} |

, 导致接收频谱中产生频率为

f_{b}

的非线性互调干扰信号, 接收机的信号捕获能力急剧下降[24]。

(a) Circuit diagram; (b) Signal distribution ...

Nonlinear distortion of acoustic devices for radio-frequency front-end circuit and its suppression

2010

... FBAR滤波器的研发离不开理论研究与分析, 而理论研究需要精确的模型支撑, 但现实中影响滤波器性能的因素众多, 目前缺乏涵盖所有影响因素的完美模型, 故研究人员仍需不懈探索.随着载波聚合技术的应用及通信标准的迭代, 无线通信中对FBAR滤波器线性度的要求愈发严格[23].对于FBAR滤波器构成的双工器, 在现实工作场景里, 其置身于大功率输出信号和干扰信号之中, 故对非线性失真及其抑制都有着极高要求.如图3所示, 在双工器中发射滤波器发射一个频率为f_a的信号, 同时接收滤波器接收一个频率为f_b的杂散信号, 两信号可能形成互调干扰

| f_{b} \pm f_{a} |

、

| 2 f_{a} \pm f_{b} |

, 导致接收频谱中产生频率为

f_{b}

的非线性互调干扰信号, 接收机的信号捕获能力急剧下降[24]. ...

Perturbation analysis of nonlinearity in radio frequency bulk acoustic wave resonators using mass-spring model

2020

... 为解决该问题, Hashimoto等[25]基于本构方程的微扰分析提出了FBAR的一维非线性响应等效电路模型, 结果显示该模型可有效模拟二阶、三阶谐波响应, 如图4所示.此外, Pang等[26]基于三维非线性压电方程, 推导了适用于BAW器件的非线性耦合控制方程体系, 并通过比较COMSOL有限元仿真的模型结果、解析结果和实验结果, 证实了其可靠性.Schneider等[27]则将声学材料固有的线性以及非线性模型结合, 实现了声学滤波器的频率变换. ...

本文的其它图/表