该文研制了一种晶圆级封装(WLP)的C波段薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason等效电路模型对谐振器进行设计，并使用HFSS对电磁封装模型进行优化，再在ADS中对滤波器进行仿真优化设计，得到阶梯型结构的FBAR滤波器。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器芯片，同时利用覆膜工艺对FBAR裸芯片进行覆膜和电镀等WLP工艺，得到WLP的FBAR器件。测试结果表明，滤波器的中心频率为6, 09 GHz，中心插损为2, 92 dB，通带插损为3, 4 dB，带宽为112 MHz，带外抑制大于40 dB。

为了正确分析和设计薄膜体声波谐振器(FBAR)器件，需要对谐振器Mason模型中的仿真参数(如机电耦合系数、介电常数及粘滞系数等)进行准确提取。通过简谐近似，在Mason模型中引入了厚度方向位移的横向分量，提高了参数提取的准确性。使用谐振器开路和短路图形的散射参数，提取了探针及测试焊盘的等效电路参数，对谐振器进行去嵌。根据拟合得到的模型参数，仿真了中心频率为5, 43 GHz的滤波器。结果表明，采用该方法提取的模型参数仿真结果和滤波器探针测试曲线的通带形状吻合较好。

该文设计了一款2, 4 GHz WiFi频段(2 401~2 483 MHz)薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器。采用一维Mason电路模型，在ADS中搭建了阶梯形滤波器电路;在HFSS中建立了封装结构和测试电路有限元电磁模型，并在ADS中完成了联合仿真设计。通过微机电系统(MEMS)工艺制备与测试，滤波器在2 401~2 483 MHz频段的插入损耗≤2, 2 dB。在2 520~2 900 MHz处,带外抑制≥40 dB，滤波器体积仅1, 1 mm×0, 9 mm×0, 65 mm。

该文研制了一种空腔型的薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器裸芯片。利用 FBAR一维 Mason 等效电路模型对谐振器进行设计, 然后采用实际制作的谐振器模型形成阶梯型结构FBAR滤波器, 利用 ADS 软件对 FBAR滤波器裸芯片进行优化设计。仿真结果表明, FBAR滤波器裸芯片尺寸为1 mm×1 mm×0.4 mm, 滤波器的中心频率为3 GHz, 中心插损为1.3 dB。采用空腔型结构并制备出FBAR滤波器裸芯片, 同时采用覆膜工艺对FBAR裸芯片表面进行覆膜保护, 避免裸芯片在使用或运输等过程中被损坏。测试结果显示, 覆膜前滤波器裸芯片的中心频率为2.993 GHz, 中心插损为1.69 dB; 覆膜后滤波器的中心频率为2.997 GHz, 中心插损为1.51 dB。对覆膜的影响和覆膜前后的差异进行了分析。

为了保证移动设备在Wi-Fi频段正常工作且不受相邻频段的干扰，设计了一种用于Wi-Fi IEEE802.11b频段(2402~2482 MHz)的BAW滤波器。设计基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的一维Mason等效电路模型构成初始结构的梯形滤波器。然后，将串联FBAR的谐振区面积值以及串、并联FBAR的谐振区面积的比值设置为优化参数，以所需的滤波器的带内插损和带外抑制为优化目标，使用ADS软件基于遗传和梯度的优化算法对滤波器进行优化。在滤波器的设计过程中，为了使仿真结果更加精确，采用声电磁协同仿真方法对滤波器进行仿真，并与Mason 等效电路模型仿真结果对比，结果表明，滤波器性能有所下降，带内插损增大1.6 dB，带内纹波增大1.1 dB，带外抑制基本一致。所设计的Wi-Fi频段的BAW滤波器具有低插入损耗(小于3 dB)、高带外抑制(大于40 dB)性能。

Tx与Rx滤波器，作为体声波(BAW)双工器的关键部件，其中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的谐振区面积会影响滤波器的插入损耗和带外抑制这两个重要指标。由于这两个指标是相互制约的，在设计时往往需要折衷考虑，这使得各FBAR单元的谐振区面积设计成为BAW双工器设计的难点之一。为了解决这一问题，提出了一种Tx与Rx滤波器的参数化设计方法。在ADS软件中以FBAR的Mason模型为基础构建了梯形拓扑结构的滤波器电路模型。设置其中各串联FBAR的谐振区面积值以及串并联FBAR的谐振区面积比值为两类优化参数。以给定的滤波器插入损耗与带外抑制为优化目标，使用ADS软件中基于梯度的优化算法得到各参数的优化值。根据优化结果可以简单地计算得到滤波器中各FBAR单元的谐振区面积。以一个工作在LTE band 7的BAW双工器为设计案例展示了该方法的应用流程。设计结果的仿真验证表明：Tx滤波器的插损小于2 dB、在Rx滤波器通带内的抑制大于40 dB；Rx滤波器的插损小于1.9 dB、在Tx滤波器通带内的抑制大于40 dB；满足BAW双工器中Tx与Rx滤波器的性能指标。由此验证了该方法的可行性和易用性。