Etude, synthèse et réalisations de filtres BAW pour applications mobiles

Abstract

Ce mémoire est dédié à l’étude, à la synthèse et à la réalisation de filtres à résonateurs à ondes acoustiques de volume (bulk acoustic waves - BAW). La technologie de filtrage à ondes acoustiques de volume est la seule capable d’allier d’excellentes performances à une technique de réalisation compatible avec les procédés de circuits intégrées. En effet, cette technologie permet la conception des filtres à faibles pertes dans une large gamme de fréquences (500 MHz à 20 GHz), ainsi que de véhiculer de niveaux de puissance comparables aux filtres céramiques. Les filtres BAW présentent un faible encombrement et sont capables d’être fabriqués au-dessus d’un substrat silicium. Ce mémoire présente tout d’abord une étude détaillée de la technologie de filtrage à ondes acoustiques de volume, et qui nous a permis de mettre en évidence la multitude de paramètres qui doivent être considérés lors de la synthèse de ce type de filtre. Ensuite, la méthodologie de synthèse des filtres BAW, basée sur une étude mathématique approfondie de la fonction de filtrage, est ainsi développée et implémentée sous la forme d’une plateforme logicielle. Enfin, dans le cadre d’une collaboration entre le CEA-Leti et le Laboratoire IXL, les filtres à résonateurs BAW de différentes topologies (en échelle, en treillis et en échelle-treillis) ont été réalisés. Ils s’adressent à la bande d’émission (1,92 - 1,98 GHz) et de réception (2,11 - 2,17 GHz) du standard de 3ème génération WCDMA. Ces réalisations ont mis en valeur les performances de la technologie BAW-SMR vis-à-vis de ces trois types de topologies. Elles ont permis de connaître ses limitations en sélectivité des filtres, ainsi qu’en pertes d’insertion. La topologie combinée en échelle-treillis a montré un meilleur compromis entre la sélectivité et l’isolation.