CN101674063A - 具有陷波功能的声表面波滤波器组 - Google Patents
具有陷波功能的声表面波滤波器组 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种具有陷波功能的声表面波滤波器组，包括由一组宽带声表面波滤波器和两组一刀多掷开关构成的一级声表面波滤波器组，和一选通电路；两组一刀多掷开关分别与一组宽带声表面波滤波器的输入端或输出端电连接，两组一刀多掷开关一一对应；选通电路分别与两组一刀多掷开关电连接，一级声表面波滤波器组的输入端或输出端串联至少一个声表面波陷波器；该声表面波陷波器为一在压电基片上构建的两个单端对声表面波谐振器与外接电感按Π形电路连接组成，两个单端对声表面波谐振器分别位于Π形电路的两个并联臂上。本发明的声表面波滤波器组具有体积小、损耗低，又实现了对特定频率信号的高抑制。
Description
技术领域
本发明涉及一种可开关声表面波滤波器组，特别是涉及一种应用于雷达中的具有陷波功能的声表面波滤波器组。
技术背景
可实现程控功能的可开关声表面波滤波器组是跳频通信和捷变频雷达所需要的：一是在频率合成器中选频；二是在接收机中作抗干扰滤波。在接收机的应用中，接收信号一般很弱，为了降低系统的工作能耗，要求滤波器组有较低的插入损耗；为了抑制强的干扰信号，保证系统的信噪比，要求单个滤波器有较小的矩形系数和较高的阻带抑制；而为了特别去除某一频率范围内的信号，需要对该频率范围的信号具有更高的抑制。现有的声表面波滤波器组技术中，通常采用一级声表面波滤波器结构或者两级声表面波滤波器级联结构。采用一级滤波器结构的声表面波滤波器组，每一通道只有一个声表面波滤波器，这样滤波器组的体积和插入损耗都比较小，但由于单个滤波器的阻带抑制的有限，所以滤波器组的阻带抑制一般只有40dB左右(一种宽带声表面波可开关滤波器组，专利申请号：200510132104.9)，不能满足对特定频率信号的高抑制的要求；采用两级声表面波滤波器级联结构的滤波器组，每个信道由两个相同的声表面波滤波器级联而成，整个阻带的抑制可以到70dB以上，但是这样滤波器组的损耗等于两个滤波器损耗之和，体积也会增大很多(一种可开关声表面波滤波器组，专利号03105794.2)。所以传统结构的声表面波滤波器组不能同时满足低插入损耗、小体积、对特定频率信号实现高抑制的要求。
声表面波陷波器又称声表面波带阻滤波器，由两个单端对声表面波谐振器与一个外接串联电感按∏形电路连接而成。声表面波陷波器能够实现通带低插入损耗，对特定频率信号的高抑制；和LC电路陷波器相比，声表面波陷波器采用单端对声表面波谐振器代替了电容器，由于声表面波器件具有更好的频率选择性，故声表面波陷波器可实现更高的Q值(一种声表面波双工器，200410068865.8)。但声表面波陷波器很少在声表面波滤波器组件中采用。
发明内容
本发明的目的在于：为了实现声表面波滤波器组具有小体积、低插入损耗和对特定频率信号的高抑制特性，和为了实现声表面波滤波器组低矩形系数、小通带幅度波动和高阻带抑制性能；从而提供一种具有单级声表面波滤波器组和声表面波陷波器串连的结构的、应用于雷达中的无源可开关声表面波滤波器组，特别是应用于雷达接收机中的小体积、低插入损耗、低矩形系数、高阻带抑制且能对特定频率信号实现高抑制的具有陷波功能的声表面波滤波器组。
为实现上述目的，本发明提供的具有陷波功能的声表面波滤波器组，包括：由一组宽带声表面波滤波器和两组一刀多掷开关构成的一级声表面波滤波器组，和一选通电路；其中所述的第一组一刀多掷开关3与所述的一组宽带声表面波滤波器的输入端电连接，第二组一刀多掷开关3′与所述的一组宽带声表面波滤波器的输出端电连接，两组一刀多掷开关一一对应；所述的选通电路分别与第一组一刀多掷开关3和第二组一刀多掷开关3′电连接，由选通电路同时选通一个宽带声表面波滤波器的输入端和输出端，构成滤波器组的一个通道；其特征在于，在所述的一级声表面波滤波器组的输入端或输出端串联至少一个声表面波陷波器；所述的声表面波陷波器为一在压电基片上构建的两个单端对声表面波谐振器与外接电感按∏形电路连接组成，其中两个单端对声表面波谐振器分别位于∏形电路的两个并联臂上。
在上述技术方案中，所述的一组宽带声表面波滤波器中的滤波器数目可以是4个，也可以是3个、5个、10个、20个或者20个以上。
在上述技术方案中，所述的宽带声表面波滤波器，其叉指换能器采用单相单向换能器和扇形换能器相结合的技术方案。
在上述技术方案中，所述的宽带声表面波滤波器，其叉指换能器换能电极采用加权结构，加权的方式可以都是抽指加权；也可以是一个不加权，另一个抽指加权。
在上述技术方案中，所述的宽带声表面波滤波器，其叉指换能器反射电极在反射较强的部分采用控制电极宽度加权，反射电极的宽度在四分之一波长到八分之三波长之间变化，以降低滤波器的插入损耗并减小滤波器通带范围内的幅度波动；反射较弱的部分采用抽指加权，反射电极的宽度为四分之一波长。
在上述技术方案中，所述的宽带声表面波滤波器，其基片材料是Y切割、Z传播铌酸锂，即YZ-LiNbO3，也可以是Y128°LiNbO3、Y64°LiNbO3、Y41°LiNbO3、Y112°LiTaO3、Y36°LiTaO3或Y42°LiTaO3。
在上述技术方案中，所述的声表面波陷波器，其压电基片材料是Y36°LiTaO3，也可以是Y42°LiTaO3、Y64°LiNbO3或Y41°LiNbO3。
上述技术方案中，所述的一刀多掷开关由分立元件PIN二极管电路组成。
本发明的具有陷波功能的声表面波滤波器组与现有技术相比，具有以下优点：所述的声表面波陷波器由两个单端对声表面波谐振器与外接电感按∏形电路连接而成，可实现通带低插入损耗，对特定频点的高抑制；它既保持了一级声表面波滤波器组体积小、损耗低的优点，又实现了对特定频率信号的高阻带抑制。
由于宽带声表面波滤波器采用的是单相单向换能器和扇形换能器相结合的横向滤波器结构，既实现了低的插入较损耗，又实现了较小的矩形系数和通带内的幅度波动；采用一级声表面波滤波器组串联声表面波陷波器的结构，既保持了一级声表面波滤波器组体积小、损耗低的优点，又实现了对特定频率信号的高阻带抑制；采用输入输出双开关阵结构，减小了组合网络的损耗。在实施例中，宽带声表面波滤波器的损耗约6.5dB，1dB带宽约9MHz，远阻带抑制大于40dB；声表面波陷波器的插入损耗小于0.5dB，而在陷波频率范围内的抑制可以达到30dB以上；本发明具有陷波功能的声表面波滤波器组的损耗约7.5dB，1dB带宽约9MHz，远阻带抑制大于40dB，在陷波频率范围内的抑制大于60dB。
附图说明
图1是本发明具有陷波功能的无源可开关宽带声表面波滤波器组的组成框图；
图2是本发明中宽带声表面波滤波器的芯片结构示意图；
图3是本发明实施例宽带声表面波滤波器的频率响应曲线；
图4是本发明中声表面波陷波器的芯片结构示意图；
图5是本发明实施例声表面波陷波器的频率响应曲线；
图6是本发明实施例具有陷波功能的无源可开关声表面波滤波器组的频率响应曲线；
附图说明
1、选通电路 2、宽带声表面波滤波器
3、第一一刀多掷开关 3′、第二一刀多掷开关
4、第一声表面波陷波器 4′、第二声表面波陷波器
5、压电基片 6、扇形换能器
7、扇形换能器反射电极 8、单端对谐振器换能器
9、单端对谐振器反射器 10、外接串联电感
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明：
参考图1，制作一本发明具有陷波功能的无源可开关宽带声表面波滤波器组，本实施例中采用的一组宽带声表面波滤波器有4个宽带声表面波滤波器2；采用2个相同的声表面波陷波器，即第一声表面波陷波器4和第二声表面波陷波器4′的陷波频率是相同的；选通电路1、第一一刀多掷开关3和第二一刀多掷开关3’由分立元件PIN二极管电路组成。
本实施例的具有陷波功能的宽带声表面波滤波器组由上述的一组宽带声表面波滤波器2、第一声表面波陷波器4和第二声表面波陷波器4′、第一一刀多掷开关3、第二一刀多掷开关3′、选通电路1组成。第一一刀多掷开关3的一端与一组宽带声表面波滤波器2的输入端电连接在一起，另一端和第一声表面波陷波器4电连接；第二一刀多掷开关3′的一端与宽带声表面波滤波器2的输出端连接在一起，另一端和第二声表面波陷波器4′电连接；第一一刀多掷开关3和第二一刀多掷开关3′一一对应；选通电路1控制两组一刀多掷开关，即控制第一一刀多掷开关3和第二一刀多掷开关3′同时开关，在某一时刻只有其中一个滤波器的输入端和输出端被选通，即只有一个通道被打开，其他通道被关闭，输入信号的功率全部被加在该通道的宽带声表面波滤波器2上，所以不存在组合网络的损耗；两个相同的声表面波陷波器4和4’分别串联在第一一刀多掷开关3和第二一刀多掷开关3′的外侧，可以对它们的陷波频率的信号实现更高的抑制。
本发明的具有陷波功能的宽带声表面波滤波器组的另一种实施方式，也可以由上述的一组宽带声表面波滤波器2、第一声表面波陷波器4、第一一刀多掷开关3、第二一刀多掷开关3′、选通电路1组成。第一一刀多掷开关3的一端与一组宽带声表面波滤波器2的输入端电连接在一起，另一端和第一声表面波陷波器4电连接；第二一刀多掷开关3′的一端与宽带声表面波滤波器2的输出端连接在一起，另一端为滤波器组的输出端；第一一刀多掷开关3和第二一刀多掷开关3′一一对应；选通电路1控制两组一刀多掷开关，即控制第一一刀多掷开关3和第二一刀多掷开关3′同时开关，在某一时刻只有其中一个滤波器的输入端和输出端被选通，即只有一个通道被打开，其他通道被关闭，输入信号的功率全部被加在该通道的宽带声表面波滤波器2上，所以不存在组合网络的损耗；两个相同的声表面波陷波器4串联在第一一刀多掷开关3的外侧，可以对它的陷波频率的信号实现较高的抑制。其中本实施例中采用的一组宽带声表面波滤波器有7、10或20个宽带声表面波滤波器2都可以。所采用的声表面波陷波器，即第一声表面波陷波器4和第二声表面波陷波器4′的陷波频率是不相同的。
参考图2，制作实施例中的一个宽带声表面波滤波器的芯片，在该实施例中可以使用本发明人持有的ZL200610171647.6号专利中的宽带声表面波滤波器的芯片；或者芯片由在压电基片5上设置两个扇形换能器6组成(图2所示)，该扇形换能器6为单相单向换能器，其反射电极7的宽度为1/4波长，它和相邻换能电极之间的间隔为3/16波长，其他换能电极的宽度和间隔均为1/8波长；压电基片5为YZ-LiNbO3，也可以是Y128°LiNbO3、Y64°LiNbO3、Y41°LiNbO3、Y112°LiTaO3、Y36°LiTaO3或Y42°LiTaO3。
参考图3，本实施例中宽带声表面波滤波器的幅频响应曲线，从图中可以看出，宽带声表面波滤波器的插入损耗小于6.5dB，1dB带宽大于9MHz，40dB带宽小于15MHz，阻带抑制超过40dB。
参考图4，制作本实施例中声表面波陷波器，第一表面波陷波器4与第二声表面波陷波器4′的陷波频率是相同的，也可以是不同的。在该实施例中，在压电基片5上制作的一个声表面波叉指换能器8和两个声表面波反射器9构成一个单端对声表面波谐振器，两个单端对声表面波谐振器和一个外接电感10按∏形连接而组成一个声表面波陷波器4。单端对声表面波谐振器的压电基片5是Y36°LiTaO3，也可以是Y42°LiTaO3、Y64°LiNbO3或Y41°LiNbO3。和LC电路陷波器相比，声表面波陷波器采用单端对声表面波谐振器代替了电容器，由于声表面波器件具有更好的频率选择性，故声表面波陷波器可实现更高的Q值。
参考图5，本实施例中声表面波陷波器的幅频响应曲线。从图5中可以看出，声表面波陷波器4的插入损耗小于0.5dB，在它的陷波频率240MHz处的抑制超过30dB。
参考图6，本实施例中声表面波滤波器组的幅频响应曲线。从图6中可见，本发明具有陷波功能的声表面波滤波器组的插入损耗约7.5dB，1dB带宽大于9MHz，阻带抑制大于40dB，在240MHz频率点的抑制超过了60dB。实施例结果表明，本发明采用一级声表面波滤波器组串联声表面波陷波器的结构，既保持了一级声表面波滤波器组体积小、损耗低的优点，又在240MHz这个特定频率处实现了信号的高阻带抑制。
Claims (8)
1.一种具有陷波功能的声表面波滤波器组，包括由一组宽带声表面波滤波器、一选通电路(1)和两组一刀多掷开关构成的一级声表面波滤波器组；其中所述的第一组一刀多掷开关(3)与所述的一组宽带声表面波滤波器的输入端电连接，第二组一刀多掷开关(3′)与所述的一组宽带声表面波滤波器的输出端电连接，两组一刀多掷开关一一对应；所述的选通电路分别与第一组一刀多掷开关(3)和第二组一刀多掷开关(3′)电连接，由选通电路(1)控制两组一刀多掷开关，同时选通一个宽带声表面波滤波器的输入端和输出端，构成滤波器组的一个通道；其特征在于，在所述的一级声表面波滤波器组的输入端或输出端串联至少一个声表面波陷波器(4)；所述的声表面波陷波器(4)为一在压电基片上构建的两个单端对声表面波谐振器与外接电感按П形电路连接组成，其中两个单端对声表面波谐振器分别位于П形电路的两个并联臂上。
2.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，还包括第二声表面波陷波器(4′)，所述的第二声表面波陷波器(4′)与所述的一级声表面波滤波器组的输出端串联，所述的第一声表面波陷波器(4)与所述的一级声表面波滤波器组的输入端串联；所述的第一表面波陷波器(4)与第二声表面波陷波器(4′)的陷波频率是相同的，或是不同的。
3.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，所述的宽带声表面波滤波器是在压电基片上构建的，所述的压电基片材料是YZ-LiNbO3、Y128°LiNbO3、Y64°LiNbO3、Y41°LiNbO3、Y112°LiTaO3、Y36°LiTaO3或Y42°LiTaO3。
4.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，所的宽带声表面波滤波器中的换能器为单相单向换能器，位于该单相单向换能器中部的反射电极反射较强，采用控制电极宽度加权，反射电极的宽度在四分之一波长到八分之三波长之间，以降低滤波器的插入损耗并减小滤波器通带范围内的幅度波动；位于该单相单向换能器边缘部分的反射电极反射较弱，采用抽指加权，反射电极的宽度为四分之一波长。
5.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，所述的宽带声表面波滤波器中的叉指换能器采用扇形换能器结构。
6.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，所述的宽带声表面波滤波器中的叉指换能器换能电极采用加权结构，加权的方式是抽指加权、或是一个不加权或另一个抽指加权。
7.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，所述的单端对声表面波谐振器的压电基片材料是Y36°LiTaO3、Y42°LiTaO3、Y64°LiNbO3，或是Y41°LiNbO3。
8.依据权利要求1所述的具有陷波功能的声表面波滤波器组，其特征在于，所述的选通电路和一刀多掷开关由分立元件PIN二极管电路组成。
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