基于ADS的声表面波滤波器设计与研究开题报告

 2023-10-10 15:04:19

1. 研究目的与意义

无线通信领域在信息时代中发展中站得先机。与此同时,声表面滤波器体凭借其积小成本低、选择性高等特性,成为了手机中最无法替代的元件之一。但社会对通信质量的要求不断提高以及对频带持续占用,人们一直热衷于提高声表面滤波器的性能。同时,

5G和物联网的普及应用,声表面滤波器也需要得到新的设计。由于目前4G更多的是要往下兼容的同时,新的制式也在加入,手机中所需的滤波器也越来越多,声表面滤波器也将越来越趋近于小型化。

我们在研究的过程中需要一个精确且高效的仿真软件,人们目前已经提出了MBVD 等效电路模型、Mason 模型、δ 模型、COM 模型等。目前的声表面波技术,主要包括三大类:Normal SAW、TC-SAW(温度补偿声表面波技术)、TF-SAW(薄膜声表面波技术)。这三种技术的区别在于其压电结构存在不同。其中,NormalSAW 技术的压电结构可概括为,在压电衬底单晶上光刻出叉指换能器。此项技术的优点是具有工艺步骤较少、成本较低。在国内工艺水平已经比较成熟,现在4G 滤波器设计中大量使用。目前较为常用的压电单晶有 LiNbO3、LiTaO3 以及适用于设计窄带滤波器的石英晶体、AlN 等。

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2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:

高质量的无线通信要求滤波器具有小纹波、低插损,优良的频率选择能力以及出色的带外抑制能力。声表面波(SAW)滤波器因体积小、隔离性好而广泛应用于射频信号系统中。本课题拟基于成熟的ADS软件,结合耦合模式模型和P矩阵模型,实现SAW器件的快速、精确模拟,从而设计出性能优异的滤波器。

具体任务要求:

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3. 研究的方法与步骤

对于声表面波滤波器的设计,ADS电子设计自动化功能十分强大,包含时域电路仿真,频域电路仿真,数字信号处理仿真设计等,是目前使用较多的射频电路和通信系统仿真的软件。(1)首先根据归一化COM的参量,结合不同的指条结构,得到实际的COM参量。(2)利用P矩阵,得到P矩阵的解析解,从而得到COM模型三端口的特性,然后将其转化为Y矩阵,即导纳矩阵,得到其纯电学特性。(3)利用ADS平台,将Y矩阵连接起来,探究在所探讨频段内各个参数的改变对滤波器的滤波特性的影响。要对声表面波(SAW)滤波器进行研究,将声表滤波器应用于车载系统中,需要将滤波器的频段控制在880MHZ~920MHZ,使滤波器获得优秀的频率选择能力,改变反射栅的长度,使声表滤波器插损小于0.8db

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4. 参考文献

[1] WANG WB, ZHANG X D, SHUI Y A, et al. Study on the bulk wave radiation offinite-length SAW devices using FEM/BEM[J]. Progress in Natural Science,2005, 15(5): 402-406.

[2] 苏波,王为标,王昊, 等. 基于有限长FEM/BEM提取COM参量[J]. 压电与声光,2014,36(2):167-170.

[3] 水永安. 声表面波与声表面波器件[J]. 南京大学电子科学与工程系讲义,1998:129-178.

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5. 计划与进度安排

(1)2024.2.20-2024.2.26 图书馆查阅资料;

(2)2024.2.27-2024.3.5 网上查阅资料;

(3)2024.3.6-2024.3.12 完成开题报告;

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