[发明专利]一种基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法

摘要

本发明公开了一种基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法。应用ADS软件仿真基于Mason模型的FBAR梯形滤波器，综合运用该软件的目标和优化两大控件对FBAR谐振面积和各膜层厚度自动调谐，传输性能同时满足带内插损和带外抑制的指标要求。本发明避免手动修改FBAR参数的低效做法，利用计算机强大的运算能力使用封装后的二端口元件，极大简化滤波器设计电路，并且便于模拟各种材料制备的FBAR的谐振频率，优化各种拓扑结构FBAR滤波器的参数值；为调谐得到FBAR更优几何参数、探究各物理参数影响器件传输性能的深层机制提供了新思路。

主权项

一种基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）构建原理图：根据Mason模型在ADS原理图中新增对应的电子元件和连线，构成电路图；（2）修改元件参数值：选择压电层和电极层材料，根据所选材料的物理参数更新原理图中的元件参数值；（3）定义各膜层的几何参数：根据工作频率设定压电层厚度、电极层厚度和谐振面积；（4）添加端口：上、下电极层的其中一个声学端口与压电层的声学端口级联，另一个声学端口接地，压电层的电学端口定义为Port1、port2；（5）封装成库文件：应用ADS软件的Symbol功能，将步骤（2）‑步骤（4）制作的电路模型封装为二端口元件，简化滤波器设计电路；（6）新建仿真电路原理图：在ADS同一个Cell文件中新建原理图，调用步骤（5）封装的库文件，连线完成滤波器电路图；（7）添加仿真元件：在电路原理图中添加信号源Term1，Term2，分别接地，以及S参数仿真工具S‑PARAMETERS，设定仿真起始频率、终止频率及步长；（8）提取初步仿真结果：利用S参数控件仿真，Plot Trace中添加dB（S（2,1））作为仿真结果显示；（9）添加目标和优化控件：应用ADS软件自带的目标值(GOAL)和优化功能(Optimize)两大控件对滤波器S参数进行优化，设定三个目标值，设定并联谐振器上电极、串联谐振面积、并联谐振面积为优化变量；（10）开始自动优化，直到传输曲线达到目标值，或已优化到该滤波器结构的理论最优值；（11）确定优化后的FBAR各膜层的几何参数和滤波器结构。