【摘 要】
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高次谐波体声波谐振器(High Overtone Bulk Acoustic Resonator，HBAR)与薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)是两种由微加工工艺制备的薄膜体声波谐振器件。H
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高次谐波体声波谐振器(High Overtone Bulk Acoustic Resonator，HBAR)与薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)是两种由微加工工艺制备的薄膜体声波谐振器件。HBAR由于具有高Q值、多模谐振特性，而且制备工艺成熟，因此可以应用于现代通信系统中的微波信号源以及军事对抗中的频率综合器，相对于传统的信号源技术具有很大的优势。 本论文将研究HBAR谐振器的工艺制备过程，着重研究基于HBAR的单频微波信号源和跳频信号源的电路设计与PCB版图设计，并且针对信号源的频谱特性和相位噪声特性进行测试分析。 首先对HBAR的谐振特性进行了分析与计算机仿真，就影响HBAR器件中心频率以及频率间隔的因素进行了分析。根据仿真结果，采用MEMS工艺制备了Al-ZnO-Au-Sapphire结构的HBAR谐振器件，并且进行了测试。测试结果显示，HBAR谐振器在压电薄膜换能器的半波长附近（大约2.8GHz）达到最强谐振，相邻谐振模式之间的频率间隔为14MHz，中心频率处的Q值特性达到了40000以上，达到了国际先进水平。 基于HBAR的高Q值与多模谐振特性，首先设计了基于HBAR的单频信号源电路，即巴特勒串联型振荡电路，并且对电路进行了计算机仿真分析与PCB版图的设计与加工。电路测试结果表明，单频振荡器信号输出频率为980MHz，输出功率-4.92dBm，在10KHz频率偏移处的相位噪声达-119.64dBc/Hz。其次，在设计单频信号源的基础上，还引入了压控元件，提出了一种基于HBAR的新型微波跳频信号源方案，设计了压控形式的柯尔匹兹跳频信号源电路。测试结果显示，跳频信号源步进频率为14MHz，跳频带宽56MHz，电路初始振荡频率2.962GHz，在10KHz频率偏移处的相位噪声为-112dBc/Hz。基于HBAR的新型微波信号源解决方案，相对于传统的需要倍频-混频的信号源设计方案结构简单，硬件数量极少，相位噪声低。
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