基于六端口反射计的体声波传感器读出电路 被引量：4

1

作者 黄振华 高杨 +1 位作者 蔡洵 赵俊武 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1066-1070,共5页

由于体声波传感器具有灵敏度高,准数字量输出,便于集成和工作频率高等特点,使其近几年迅速发展,且因为体声波传感器具有工作频率高的特点,导致其读出电路部分复杂,不易集成,致使体声波传感器的实用性不高。为推进体声波传感器的实用化,... 由于体声波传感器具有灵敏度高,准数字量输出,便于集成和工作频率高等特点,使其近几年迅速发展,且因为体声波传感器具有工作频率高的特点,导致其读出电路部分复杂,不易集成,致使体声波传感器的实用性不高。为推进体声波传感器的实用化,该文提出一种基于六端口反射计的体声波传感器读出电路代替使用矢量网络分析仪的原创性设想。采用Agilent公司的射频仿真软件Advanced Design System初步验证了基于六端口反射计的体声波传感器读出电路的可行性,并给出了满足薄膜体声波谐振器的射频输出信号检测要求的六端口网络的电路设计。 展开更多

关键词 薄膜体声波谐振器 体声波传感器 六端口网路 读出电路 片上矢量网络分析仪

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体声波传感器的系统级行为仿真 被引量：2

2

作者 黄振华 高杨 蔡洵 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期183-185,188,共4页

为证明六端口网络可用于体声波(BAW)传感器读出电路,对包含薄膜体声波谐振器(FBAR)和微带六端口网络的BAW传感器最小系统建立等效电路模型。在ADS软件中对FBAR建立Mason等效电路模型和对微带六端口网络建立等效电路模型。微带六端口网... 为证明六端口网络可用于体声波(BAW)传感器读出电路,对包含薄膜体声波谐振器(FBAR)和微带六端口网络的BAW传感器最小系统建立等效电路模型。在ADS软件中对FBAR建立Mason等效电路模型和对微带六端口网络建立等效电路模型。微带六端口网络的端口1连接射频源,端口2与FBAR相连,其他4个端口分别连接4个50Ω的电阻用于读取功率;在Matlab软件中分别使用根心解法和平均解法对FBAR的反射系数进行求解,解得两条反射系数与频率曲线,分析得到了两种反射系数近似计算方法的优劣,并分析了六端口网络工作频带的增宽方法。仿真结果表明,微带六端口网络能准确测量出FBAR的反射系数与频率曲线,证明六端口网络可用于BAW传感器读出电路。 展开更多

关键词 体声波 体声波传感器 薄膜体声波谐振器 六端口网络 读出电路

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新型体声波传感器读出电路的实验验证

3

作者 高杨 黄振华 尹汐漾 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期1822-1826,共5页

为了实验验证此前通过仿真验证的基于六端口反射计的新型BAW传感器读出电路的方案的可行性,本文制作了新型BAW传感器读出电路并对其进行了测试。以串联谐振频率约为1.5 GHz的薄膜体声波谐振器(FBAR)为待测器件(DUT),设计、制作了一种能... 为了实验验证此前通过仿真验证的基于六端口反射计的新型BAW传感器读出电路的方案的可行性,本文制作了新型BAW传感器读出电路并对其进行了测试。以串联谐振频率约为1.5 GHz的薄膜体声波谐振器(FBAR)为待测器件(DUT),设计、制作了一种能够满足该FBAR谐振频率测量带宽(1.3 GHz^1.7 GHz)要求的PCB上微带六端口网络和检波器,配合射频信号发生器和示波器,获得了模拟DUT(50ΩSMA匹配负载)的反射系数-频率(Γ-f)曲线测量结果。与矢量网络分析仪(VNA)的测量结果进行了对比,两者吻合较好,实验验证了"基于六端口反射计的BAW传感器读出电路"可用于FBAR谐振频率的测量。本文工作对实用化BAW传感器的研制和片上矢量网络分析仪(VNA-on-Chip)的设计都有借鉴意义。 展开更多

关键词 BAW传感器 薄膜体声波谐振器 读出电路 六端口网络 六端口反射计 矢量网络分析仪

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薄膜体声波滤波器的发展现状 被引量：8

4

作者 徐学良 陆玉姣 +3 位作者 杨柳 杜波 蒋欣 马晋毅 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期163-166,共4页

薄膜体声波谐振(FBAR)滤波器具有体积小,性能高,一致性及可制造性好等优势,相关产品已被广泛应用于移动通信市场。通过对FBAR技术的基本原理和器件结构,讨论了FBAR技术的现状及发展趋势,表明其未来向宽带化,高功率化,高温度稳定性及小... 薄膜体声波谐振(FBAR)滤波器具有体积小,性能高,一致性及可制造性好等优势,相关产品已被广泛应用于移动通信市场。通过对FBAR技术的基本原理和器件结构,讨论了FBAR技术的现状及发展趋势,表明其未来向宽带化,高功率化,高温度稳定性及小型化等方向发展。 展开更多

关键词 薄膜体声波谐振(FBAR)滤波器 发展趋势 宽带化 高功率化 高温度稳定性 小型化

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薄膜体声波谐振器Mason模型参数的提取方法 被引量：2

5

作者 张必壮 唐小龙 +4 位作者 蒋平英 李华莉 廖书丹 刘娅 刘繁 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第2期215-219,共5页

为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件,需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取。通过简谐近似,在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量,提高了参数提取的准确性。使用谐... 为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件,需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取。通过简谐近似,在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量,提高了参数提取的准确性。使用谐振器开路和短路图形的散射参数,提取了探针及测试焊盘的等效电路参数,对谐振器进行去嵌。根据拟合得到的模型参数,仿真了中心频率为5.43 GHz的滤波器。结果表明,采用该方法提取的模型参数仿真结果和滤波器探针测试曲线的通带形状吻合较好。 展开更多

关键词 薄膜体声波谐振器(FBAR) Mason模型 参数提取 开路和短路去嵌

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体声波滤波器的设计与微加工方法 被引量：3

6

作者 高杨 蔡洵 贺学锋 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期157-162,共6页

提出了一种易于使用的薄膜体声波(FBAR)滤波器的4步设计方法,以一种FDD-LTE Band7的Rx滤波器为例展示了该方法的应用流程。第一步,根据FBAR滤波器的中心频率和带宽指标,确定FBAR薄膜叠层中各层薄膜的厚度。第二步,得到滤波器的电路结构... 提出了一种易于使用的薄膜体声波(FBAR)滤波器的4步设计方法,以一种FDD-LTE Band7的Rx滤波器为例展示了该方法的应用流程。第一步,根据FBAR滤波器的中心频率和带宽指标,确定FBAR薄膜叠层中各层薄膜的厚度。第二步,得到滤波器的电路结构。第三步,得到每个FBAR单元的谐振区面积;为此,将串联FBAR单元的谐振区面积、并联FBAR单元与串联FBAR单元的谐振区面积比值作为两组优化参数;将给定滤波器的插入损耗和带外抑制指标作为优化目标,利用ADS软件中的梯度优化算法,得到其优化值。第四步,旨在使滤波器的带内纹波最小化。设计中采用一种新的FBAR电极厚度调整方法,故意使串联FBAR的串联谐振频率与并联FBAR的并联谐振频率频率值不等,但相差很小,实现了该目标。由于案例设计结果中,SiO2支撑层的厚度仅300nm,需要在背面通孔刻蚀的微加工工艺中工序保留良好,因此,提出了一种基于绝缘衬底上的Si(SOI)圆片中埋氧层(BOX)缓冲的两步通孔刻蚀工艺方案,该方法利用了BOX的刻蚀自停止特性。研究结果表明,Rx滤波器插入损耗为0.6dB,在Tx频段的带外抑制为40.4dB,带内纹波为0.4dB。由此验证了该设计方法的可行性。 展开更多

关键词 微机电系统(MEMS) 滤波器 薄膜体声波谐振器(FBAR) 谐振区面积 优化参数 带内纹波

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电极化对FBAR应力负载效应影响的分析 被引量：1

7

作者 张大鹏 高杨 +1 位作者 王宇航 文数文 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期366-369,共4页

基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的力学传感器有很大的应用潜力,但其应力负载效应的敏感机理尚不明确。电极化效应可能是应力负载效应的敏感机理之一。为了研究电极化效应对谐振频率的影响,提出了电极化效应的解析模型。首先根据在理想FBAR... 基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的力学传感器有很大的应用潜力,但其应力负载效应的敏感机理尚不明确。电极化效应可能是应力负载效应的敏感机理之一。为了研究电极化效应对谐振频率的影响,提出了电极化效应的解析模型。首先根据在理想FBAR中并联谐振频率与纵波声速的关系,推导出并联谐振频率关于压电层材料参数的表达式;然后根据直流电压主要对FBAR的弹性常数和厚度的影响,推导出并联谐振频率与直流电压的关系;最后利用压电效应,得到了力载荷与并联谐振频率的关系。代入数值计算得到并联谐振频率的相对偏移量为+1.003%@400V,对比测试结果,并联谐振频率的相对偏移量为+0.90%@400V,验证了模型的正确性。计算了力载荷为1mN时,电极化效应导致谐振频率的偏移量约为0.5kHz。对比实验测得的应力负载效应对谐振频率的偏移量最低约为262kHz,证明了在应力负载效应中,电极化效应对谐振频率偏移的影响可忽略。 展开更多

关键词 微机电系统 力学传感器 薄膜体声波谐振器 应力负载效应 电极化效应 解析模型

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温补型体声波滤波器设计与制备

8

作者 张智欣 陈晓阳 +2 位作者 陈长娥 闫鑫 林树超 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第2期242-245,共4页

基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器频率温度系数为(-30~-25)×10^(-6)/℃,其电学性能受环境温度影响较大,将降低滤波器在全温工作的性能,限制其应用环境,尤其是对滤波器通带插损与矩形系数要求高的应用场合。该文在常规FBAR... 基于薄膜体声波谐振器(FBAR)技术的滤波器频率温度系数为(-30~-25)×10^(-6)/℃,其电学性能受环境温度影响较大,将降低滤波器在全温工作的性能,限制其应用环境,尤其是对滤波器通带插损与矩形系数要求高的应用场合。该文在常规FBAR滤波器中引入正温度系数的SiO_(2)材料层,通过对滤波器的层叠位置设计及加工工艺等技术的研究,研制出S波段温补型FBAR滤波器器件,其工作频率为3.1 GHz,插入损耗为2.0 dB,带外抑制不小于30 dB,频率温度系数为-0.02×10^(-6)/℃。 展开更多

关键词 薄膜体声波谐振器(FBAR) 滤波器 温补层 SiO_(2) 频率温度系数

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偏场下薄膜体声波谐振器频率偏移的摄动分析

9

作者 张大鹏 高杨 许夏茜 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第3期12-17,共6页

为准确预测测量力、热场的薄膜体声波谐振器(FBAR)传感器的灵敏度,采用叠加于有限偏场之上的小增量场理论描述,提出一种摄动与有限元联合求解方法。该方法利用COMSOL有限元软件计算FBAR传感器受外界载荷下其压电层AlN的平均偏置应力,进... 为准确预测测量力、热场的薄膜体声波谐振器(FBAR)传感器的灵敏度,采用叠加于有限偏场之上的小增量场理论描述,提出一种摄动与有限元联合求解方法。该方法利用COMSOL有限元软件计算FBAR传感器受外界载荷下其压电层AlN的平均偏置应力,进一步在COMSOL中计算FBAR的谐振频率与相应的振型,将有限元的计算数据代入摄动积分公式中,得到FBAR传感器的频率灵敏度。并以一个圆膜片FBAR为案例,介绍该方法用于计算圆膜片FBAR频率-集中力灵敏度的详细过程。采用摄动与有限元联合求解方法得到的频率灵敏度为41.3 MHz/N,与文献报道的实验结果 50 MHz/N接近,验证了方法的可行性。 展开更多

关键词 传感器 薄膜体声波谐振器 频率偏移 摄动 有限元

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薄膜体声波谐振器应力负载效应摄动分析

10

作者 高杨 张大鹏 刘婷婷 《中国测试》 CAS 北大核心 2019年第9期1-5,共5页

薄膜体声波谐振器(FBAR)力学传感器有很大的应用潜力,但其敏感机理--应力负载效应尚不能被准确描述。为准确描述应力负载效应,预测FBAR力学传感器的频率灵敏度,提出一种摄动与有限元联合求解方法,并利用该方法计算FBAR微加速度计的频率... 薄膜体声波谐振器(FBAR)力学传感器有很大的应用潜力,但其敏感机理--应力负载效应尚不能被准确描述。为准确描述应力负载效应,预测FBAR力学传感器的频率灵敏度,提出一种摄动与有限元联合求解方法,并利用该方法计算FBAR微加速度计的频率-加速度灵敏度。首先,在COMSOL有限元软件中计算FBAR微加速度计在加速度下其压电层AlN的平均偏置应力;接着,在COMSOL中计算单个FBAR的谐振频率与相应的振型;最后,将有限元的计算数据和AlN的材料常数代入摄动积分公式中,得到FBAR微加速度计的频率-加速度灵敏度约为–98.879 kHz/g,与文献报道的实验结果–100 kHz/g相吻合,验证方法的可行性。 展开更多

关键词 微加速度计 薄膜体声波谐振器 频率偏移 摄动 有限元

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边缘空气层薄膜体声波谐振器的设计与制备

11

作者 朱宇涵 段兰燕 +4 位作者 陈志鹏 许锴镔 胡晗 衣新燕 李国强 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期11-15,共5页

压电薄膜存在固有的对压电效应的非线性迟滞响应,并且声波有向边缘传播的横波分量,二者都会产生声波的能量损耗。该文设计了一种具有边缘空气层结构的单晶氮化铝薄膜体声波谐振器,可以减小非线性迟滞的机电损耗并阻止横波能量泄露,提高... 压电薄膜存在固有的对压电效应的非线性迟滞响应,并且声波有向边缘传播的横波分量,二者都会产生声波的能量损耗。该文设计了一种具有边缘空气层结构的单晶氮化铝薄膜体声波谐振器,可以减小非线性迟滞的机电损耗并阻止横波能量泄露,提高谐振器的品质因数。使用COMSOL对设计的器件进行有限元模拟仿真,并成功制备出具有边缘空气层结构的谐振器进行测试验证。 展开更多

关键词 单晶氮化铝薄膜体声波谐振器 边缘空气层 有限元仿真 压电非线性效应

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AlN薄膜体声波梯形滤波器的制备与性能分析 被引量：1

12

作者 熊娟 顾豪爽 +2 位作者 胡宽 吴小鹏 吴雯 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第6期833-835,共3页

用Mason一维等效电路模型模拟了不同级数的梯形体声波滤波器的传输特性。讨论了谐振器级联数对滤波器插入损耗和带外抑制的影响。以AlN薄膜为压电材料,采用微机电系统(MEMS)工艺流程制备了3级梯形结构的滤波器,用扫描电镜照片(SEM)和网... 用Mason一维等效电路模型模拟了不同级数的梯形体声波滤波器的传输特性。讨论了谐振器级联数对滤波器插入损耗和带外抑制的影响。以AlN薄膜为压电材料,采用微机电系统(MEMS)工艺流程制备了3级梯形结构的滤波器,用扫描电镜照片(SEM)和网络分析仪表征了器件的结构和传输响应特性,测试结果表明,所制备的滤波器结构完整,图形整齐,并得到滤波器的带宽为180MHz,带外衰减为-10.12dB,插入损耗为-5.15dB。 展开更多

关键词 滤波器 薄膜体声波谐振器 Mason模型 ALN

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