1.一种基于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。
2.根据权利要求1所述的基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法,其特征在于,步骤(2)所述根据所选材料的物理参数更新原理图中的元件参数值,具体为:压电层的声速、声阻抗、机电耦合系数、夹持介电常数、衰减因子和电极层的声速、声阻抗、衰减因子;所述的选择压电层和电极层材料,其中压电层是具有压电效应的薄膜材料,包括AlN、ZnO和PZT。
3.根据权利要求1所述的基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法,其特征在于,步骤(6)所述新建仿真电路原理图,具体为:调用步骤(5)封装的库文件包括若干个串联FBAR谐振器和并联FBAR谐振器,并以一定的拓扑结构进行电学级联。
4.根据权利要求1所述的基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法,其特征在于,步骤(9)所述添加目标和优化控件,具体为: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。
5.根据权利要求1所述的基于Mason模型的FBAR滤波器优化方法,其特征在于,步骤(11)所述优化后的FBAR各膜层的几何参数和滤波器结构,具体为:经软件自动取点计算和调谐预先设定的优化次数后,在S21优化达到目标的条件下,更新各参数优化值,包括并联谐振器上电极、串联谐振面积、并联谐振面积,无法达到目标或优化方差很大的情况下,修改目标值或者更换滤波器拓扑结构重复步骤(9)-步骤(11)直到满足指标,最终完成滤波器的设计和优化。