高性能MEMS体波谐振器理论与实验研究

现代无线通讯系统需要高性能的通带滤波器作为频率选择装置，从而保证相邻信号通道干扰的有效隔离。由MEMS体波谐振器组成的滤波器具有适用频率范围广、插入损耗低、过渡带陡直、ESD效应小、承载功率大等优点，已逐步广泛应用于便携式通讯设备中。同时，MEMS体波谐振器基于硅衬底并能够完全和现有的集成电路技术相兼容，是目前唯一可以与RFIC及MMIC集成的滤波器方案，因此具备极为广泛的发展和应用前景。在本课题中，将主要围绕进一步提高谐振器性能这一主题，包括品质因数和机电耦合系数等方面，提出一种创新性的综合手段，在进行相关理论分析和有限元仿真基础上，由实验结果达到预期目标。基于此，本课题组在三个方面开展针对性研究：（1）系统研究激励电极形状对寄生模和Q值的影响；（2）采用在体波谐振器上添加复合层的方法，使色散曲线平坦化；（3）通过在谐振器边缘施加正载荷或负载荷的方法，从本质上消除寄生模并大幅度提高Q值。

由MEMS体波谐振器组成的滤波器具有适用频率广、插入损耗低、过渡带陡直、ESD效应小、承载功率大等优点，已逐步广泛应用于便携式通讯设备中。同时，MEMS体波谐振器基于硅衬底并能够与现有的集成电路技术相兼容，是目前唯一可以与RFIC及MMIC集成的滤波器方案，因此极具发展和应用前景。本课题主要围绕进一步提高谐振器性能这一主题，实现了体波谐振器的有限元仿真及多物理场仿真；打通了体波谐振器的设计及加工方法，获得了高品质因数及高机电耦合系数的谐振器样品；采用了添加复合层的方法，实现了色散曲线平坦化的同时仍保持了较高的机电耦合系数；探索了在谐振器边缘施加电荷的方法，有效增强了并联谐振点附近的品质因数。本课题取得的成果为制造高性能的MEMS体波谐振器提供了理论与技术支持。