隨著無線通信網絡的快速發(fā)展，智能通信設備、基站和衛(wèi)星等需要更高工作頻率、更大帶寬的射頻濾波器，體聲波（BAW）射頻濾波器具有頻率高、機電有效耦合系數(shù)（kt2）大、品質因子（Q）高、體積小、CMOS工藝兼容的優(yōu)秀特性，在無線通信領域中具有重要的應用。然而，當器件的工作頻率達到4 GHz甚至5 GHz以上時，BAW濾波器所需的諧振器面積會由低頻時的上萬或數(shù)千μm2減小到數(shù)百μm2，導致其有效機電耦合系數(shù)（kt2）的降低，阻礙帶寬的提升，也顯著降低了功率容量。如何在小面積下提升帶寬和功率容量，稱為業(yè)界難題。

據麥姆斯咨詢報道，近期，來自浙江大學與杭州樹芯科技有限公司（簡稱：樹芯科技）的董樹榮、軒偉鵬團隊的研究表明：有效機電耦合系數(shù)（kt2）隨其面積減小而降低的同時，諧振器的串聯(lián)與并聯(lián)諧振頻率也隨其面積減小而變化，而且隨著頻率增加，這一變化更加顯著，而通過優(yōu)化面積可以顯著改善kt2的降低，從而實現(xiàn)近15%的帶寬增加。

研究人員基于此提出了一種體聲波（BAW）諧振器的新Mason模型，增加了面積的影響，并利用Mason模型設計了高性能N79波段（4.8-4.96 GHz）諧振器和帶寬240 MHz的濾波器。該濾波器最小插損?0.93 dB，帶外抑制-25 dB的優(yōu)異性能，同時也體現(xiàn)出優(yōu)良的功率容量，在34 dBm的功率輸入下，溫度為90℃左右，仍然可以正常工作。該技術突破了高頻BAW濾波器在現(xiàn)代無線通信的帶寬難題和微基站的功率容量的應用瓶頸。相關研究成果2023年10月以“High-Performance N79 Band AlScN BAW Resonator and Filter With the Consideration of Area Effect”為題發(fā)表在IEEE Transactions on Electron Devices期刊上（DOI: 10.1109/TED.2023.3311773）。

圖1：面積效應對BAW諧振器性能的影響

圖2：實測BAW諧振器與濾波器性能

圖3：BAW濾波器不同射頻輸入功率下的紅外熱成像圖

樹芯科技依托于劍橋大學和浙江大學在射頻MEMS器件領域近20年的技術積累，經由科研成果轉化而來，在杭州設立有研發(fā)中心和月產1千片（8英寸晶圓）的產線，專注于高滾降SBAW及超大帶寬的HiBAW濾波器的設計、制造與銷售，可提供10 GHz頻率以下的高性能濾波器產品、高頻超寬帶濾波器產品，曾獲得浙江省科技進步二等獎和教育部二等獎等，產品獲得多家智能通信設備頭部企業(yè)測試認證，廣泛應用于4G、5G、Wi-Fi、物聯(lián)網模組等領域。

樹芯科技產品如下：

（1）Wi-Fi 6E/7全頻段濾波器，帶寬為5.17-7.125 GHz，帶內插損最小點為1.4 dB，左邊帶具有非常高的陡降特性，在5 GHz處可以達到30 dB的帶外抑制，實現(xiàn)與5G N79頻段的共存。這款濾波器的封裝尺寸為1814和1411，可以有效減小使用面積。該款濾波器采用了樹芯科技自主創(chuàng)新的HiBAW工藝技術，能夠滿足無線通信中對邊帶高陡降和通帶大帶寬的高要求。

圖4：Wi-Fi 6E/7全頻段濾波器

（2）Wi-Fi 6E UNII 1-3頻段濾波器，通帶頻率位5.15-5.85 GHz，具有優(yōu)異的左邊帶陡降特性，在5GHz處達到30 dB的損耗，實現(xiàn)與5G N79頻段的共存。

圖5：Wi-Fi 6E UNII 1-3頻段濾波器

（3）N77全頻段產品，通帶覆蓋3.3-4.2 GHz，具有優(yōu)異的右邊帶陡降特性，可以實現(xiàn)5G N77和N79頻段的共存，提升通信質量。

圖6：5G N77全頻段濾波器

審核編輯：劉清