CN101944889B - 声波器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种声波器件，该声波器件包括：输入端子；平衡器，该平衡器连接到输入端子，将从输入端子输入的信号转换为两个反相信号，并输出所述两个反相信号；滤波器，该滤波器连接到平衡器，并输出从平衡器输入的所述两个反相信号，作为平衡输出信号。平衡器的输出阻抗等于滤波器的输入阻抗，且大于滤波器的输出阻抗。

Description

声波器件

技术领域

本文讨论的实施方式的特定方面涉及声波器件。

背景技术

近年来，使用差分(平衡)类型信号作为接收信号的滤波器用于诸如蜂窝电话的无线通信设备中以抑制高频电路中的共模噪声。例如，根据日本特开No.2007-312324(文献1)的公开，已知这样一种声波(AW)器件，其中，在平衡端子与非平衡端子之间连接有组合了平衡器(balun)和梯型滤波器的电路。

在文献1所公开的声波器件中，滤波器直接连接到输入端子。由此，滤波器的输入阻抗固定。因此，丢失了设计灵活性，并且很难减小滤波器的尺寸。

发明内容

鉴于上述情况而提出本发明，本发明提供一种增强包括平衡器的滤波器的设计灵活性且使得能够减小尺寸的声波器件。

根据本发明的一个方面，提供一种声波器件，该声波器件包括：输入端子；平衡器，该平衡器连接到所述输入端子，将从所述输入端子输入的信号转换为两个反相信号，并输出所述两个反相信号；以及滤波器，该滤波器连接到所述平衡器，并输出从所述平衡器输入的所述两个反相信号，作为平衡输出信号。所述平衡器的输出阻抗等于所述滤波器的输入阻抗，且大于所述滤波器的输出阻抗。

通过权利要求书中具体指出的要素和组合，将认识到并获得本发明的目的和优点。

应当理解，上述总体描述和随后的详细描述都是示例性和说明性的，而非对所要求保护的发明的限制。

附图说明

图1是根据比较实施方式的AW器件的示意图；

图2是根据第一实施方式的AW器件的示意图；

图3是根据第二实施方式的AW器件的示意图；

图4是根据第三实施方式的AW器件的示意图；

图5是表示根据第一和第三实施方式的AW器件的特性的图；以及

图6是根据第四实施方式的AW器件的示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施方式。

下面将给出对根据比较实施方式的AW器件的描述。

[比较实施方式]

图1是根据比较实施方式的AW器件100的示意图。AW器件100包括一个输入端子In和两个输出端子T21和T22。梯型滤波器90和平衡器92从输入端子In侧起串联连接在输入端子In与输出端子T21和T22之间。位于梯型滤波器90和平衡器92之间的节点被称为中间节点T1。

梯型滤波器90连接在输入端子In和中间节点11之间。梯型滤波器90包括串联连接以形成串联支路的多个串联谐振器S1到S4，以及并联连接以形成并联支路的多个并联谐振器P1到P4。并联谐振器P1的一端连接在输入端子In和串联谐振器S1之间，另一端接地。并联谐振器P2和P3中的每一个的一端连接在串联谐振器S2和S3之间，另一端接地。并联谐振器P4的一端连接在串联谐振器S4和中间节点T1之间，另一端接地。

平衡器92连接在中间节点T1和输出端子(T21和T22)之间。电容器CS和电感器LP连接在中间节点T1和输出端子T21之间。电容器CS被串联设置在信号的传播方向上。电感器LP与电容器CS并联设置。电感器LP的一端连接在电容器CS和输出端子T21之间，另一端接地。电容器CP和电感器LS连接在中间节点T1和输出端子T22之间。电感器LS被串联设置在信号的传播方向上。电容器CP与电感器LS并联设置。电容器CP的一端连接在电感器LS和输出端子T22之间，另一端接地。

在AW器件100中，从输入端子In输入非平衡信号。梯型滤波器90抑制输入信号的带外信号。平衡器92将通过梯型滤波器90的信号转换为两个反相信号，并将这两个反相信号作为平衡信号输出。相位落后90°的信号通过电容器CS而从输出端子T21输出，相位提前90°的信号通过电感器LS而从输出端子T22输出。

在根据比较实施方式的AW器件100中，平衡器92连接在梯型滤波器90和平衡端子(输出端子T21和T22)之间。因此，作为滤波器的AW器件的幅度平衡和相位平衡很大程度上依赖于平衡器92。另外，由于梯型滤波器90直接连接到输入端子In，梯型滤波器90的输出阻抗固定，并且丢失了设计灵活性。当输入阻抗固定时，靠近梯型滤波器90的输入侧的谐振器(例如，串联谐振器S1和并联谐振器P1)的大小固定。因而，很难减小器件的尺寸。

在以下的实施方式中，将给出对能够减小包括平衡器的滤波器的尺寸并增强设计灵活性的AW器件的描述。

[第一实施方式]

图2是根据第一实施方式的AW器件100A的示意图。AW器件100A包括公共端子Ant、来自发射侧的输入端子(下面称为发射端子)Tx、以及到接收侧的输出端子(下面称为接收端子)Rx1和Rx2。梯型滤波器10连接在公共端子Ant和发射端子Tx之间。平衡器20和滤波器30按照该顺序从公共端子Ant侧起连接在公共端子Ant与接收端子Rx1和Rx2之间。

梯型滤波器10具有与比较实施方式(图1)中描述的梯型滤波器90相同的结构，包括串联谐振器S1到S4和并联谐振器P2和P2。省略了对具体结构的描述。

平衡器20从公共端子Ant接收非平衡信号，将其转换为两个反相信号，并将这两个反相信号输出到滤波器30。在位于平衡器20和滤波器30之间的节点中，输出相位提前90°的信号的节点被称为中间节点Rx1(in)，输出相位落后90°的信号的节点被称为中间节点Rx2(in)。

电感器LS和电容器CP连接在公共端子Ant和中间节点Rx1(in)之间。电感器LS串联设置在信号的传播方向上。电容器CP与电感器LS并联设置。电容器CP的一端连接在电感器LS和中间节点Rx1(in)之间，另一端接地。

电容器CS和电感器LP连接在公共端子Ant和中间节点Rx2(in)之间。电容器CS串联设置在信号的传播方向上。电感器LP与电容器CP并联设置。电感器LP的一端连接在电容器CS和中间节点Rx2(in)之间，另一端接地。平衡器20中包括的无源器件(CS、CP、LS和LP)被形成为集成无源器件(IPD)21。

滤波器30从平衡器20接收两个信号，抑制带外信号，并将经抑制的信号作为平衡输出信号输出到接收端子。在滤波器30的两个输出端子中，输出相位提前90°的信号的端子被称为接收端子Rx1(bal.)，输出相位落后90°的信号的端子被称为接收端子Rx2(bal.)。

滤波器30由梯型滤波器32和34构成。梯型滤波器32包括串联连接以形成串联支路的串联谐振器S11到S14，以及并联连接以形成并联支路的并联谐振器P11到P14。梯型滤波器34包括串联连接以形成串联支路的串联谐振器S21到S24，以及并联连接以形成并联支路的并联谐振器P21到P24。串联谐振器S11到S14从中间节点Rx1(in)侧起串联设置在中间节点Rx1(in)和接收端子Rx1(bal.)之间。

各并联谐振器P11到P14的一端连接到位于串联谐振器S11到S14之间的节点。更具体地，并联谐振器P11的一端连接在串联谐振器S11和S 12之间，并联谐振器P12的一端连接在串联谐振器S12和S13之间，并联谐振器P13的一端连接在串联谐振器S13和S14之间，并联谐振器P14的一端连接在串联谐振器S14和接收端子Rx1(bal.)之间。串联谐振器S21到S24与并联谐振器P21到P24之间的连接关系和串联谐振器S11到S14与并联谐振器P11和P14之间的连接关系相同。

在并联谐振器P11到P14和P21到P24中，与连接到串联谐振器的端部相对的端部彼此连接，并且接地。也就是说，在AW器件100A中，各并联谐振器P11到P14和P21到P24的一端接地。例如，膜体声波谐振器(FBAR)和表面声波(SAW)谐振器能够用于串联谐振器S11到S24和并联谐振器P11到P24。

下面将给出对平衡器20和滤波器30的阻抗的描述。当平衡器20的输入阻抗、输出阻抗、中央角频率、电感、以及电容分别用Z_in、Z_out、ω₀、L和C表示时，这些参数之间具有以下关系：

$L=\sqrt{(Z_{\mathrm{in}}\·Z_{\mathrm{out}})/{\mathrm{\ω}}_0}$ (公式1)

$C=1/\left({\mathrm{\ω}}_0\sqrt{Z_{\mathrm{in}}\·Z_{\mathrm{out}}}\right)$ (公式2)

输入阻抗Z_in的值取决于公共端子Ant。在平衡器20中，可以通过响应于任意的输入阻抗Z_in合适地改变电感L和电容C获得期望的输出阻抗Z_out。

滤波器30的输入阻抗和输出阻抗取决于构成滤波器30的谐振器(S11到S24和P11到P24)的特性。尤其是，位于靠近输入侧的谐振器(串联谐振器S11和S21)的阻抗对输入阻抗有很大影响。例如，当谐振器是FBAR时，可以通过将电极的面积设置得很小而将阻抗设置得较大。当谐振器是SAW谐振器时，可以通过将IDT(叉指换能器)的电极指间距、孔径长度、电极宽度和电极对数量中的至少一个参数设置得较小而将阻抗设置得较大。在上述两种情况下，随着阻抗变大，谐振器的大小变小。

输出侧的阻抗具有与输入侧的阻抗相同的表现。如上所述，可以通过改变谐振器的参数来合适地改变滤波器30的输入阻抗和输出阻抗。

在本实施方式中，平衡器20的输出阻抗被设定为等于滤波器30的输入阻抗。这使得可以抑制平衡器20和滤波器30之间的阻抗的不匹配。滤波器30的输出阻抗被设定为小于平衡器20的输出阻抗(和滤波器30的输入阻抗)。可以通过以上描述的方法合适地改变平衡器20的输出阻抗以及滤波器30的输入和输出阻抗，来实现这些阻抗之间的幅度关系。

例如，当平衡器20的输入阻抗是50Ω，滤波器30的输出阻抗是100Ω(50Ω非平衡输入-100Ω平衡输出)时，则可以使平衡器20的输出阻抗和滤波器30的输入阻抗大于100Ω(例如200Ω)。优选地，平衡器20的输出阻抗和滤波器30的输入阻抗比滤波器30的输出阻抗大25％以上。更优选的是大50％以上，更进一步优选的是大100％以上。

根据第一实施方式的AW器件100A，平衡器20连接在公共端子Ant和滤波器30之间。这使得可以通过滤波器30调整AW器件100A作为滤波器的幅度平衡和相位平衡，和降低对平衡器20的依赖。由于滤波器30连接到平衡器20的输出端，所以滤波器30的输入阻抗可以通过平衡器20而任意设定，从而可以增强设计灵活性。

尤其是，可以通过使平衡器20的输出阻抗等于滤波器30的输入阻抗且大于滤波器30的输出阻抗，而将滤波器30的输入阻抗的值设置得较大。由于这使得可以将靠近滤波器输入侧的谐振器(串联谐振器S11和S21)的尺寸设置得较小，所以可以减小整个AW器件100A的尺寸。

[第二实施方式]

图3是根据第二实施方式的AW器件100B的示意图。在构成滤波器30的梯型滤波器32和34中，最靠近输入侧的各并联谐振器P11和P21的一端彼此连接，但不接地。其他结构与第一实施方式(图2)的相同，其详细描述被省略。平衡器20和滤波器30的输入和输出阻抗之间的关系与第一实施方式的相同。

根据第二实施方式的AW器件100B，尽管并联谐振器P11和P21未接地，但是能够实现几乎与根据第一实施方式的AW器件100A相同的滤波器特性。这是因为，在靠近滤波器30的输入侧(远离输出侧)的并联谐振器P11和P21中，并联谐振器P11和P21是否接地对滤波器特性具有很小的影响。这将在第三实施方式中详细描述。根据AW器件100B，由于不需要设置将并联谐振器P11和P21接地的接地焊盘，相比于第一实施方式，可以减小滤波器和整个器件的尺寸。

[第三实施方式]

图4是根据第三实施方式的AW器件100C的示意图。在构成滤波器30的梯型滤波器32和34中，最靠近输入侧的并联谐振器是共用于滤波器32和34但不接地的并联谐振器P10。也就是说，第二实施方式(图3)中的并联谐振器P11和P21被组合为一个并联谐振器P10，并联谐振器P10的一端连接在串联谐振器S11和S21之间，另一端连接在串联谐振器S21和S22之间。其他结构与第二实施方式(图3)的相同，其详细描述被省略。平衡器20和滤波器30的输入和输出阻抗之间的关系和第一、第二实施方式中的相同。

图5是例示根据第三实施方式的AW器件100C和根据第一实施方式的AW器件100A之间的接收侧的特性比较的图。在通带是Band3(Tx：1710到1785MHz，和Rx：1805到1880MHz)以及谐振器是FBAR的条件下进行模拟。

如图5所示，第一实施方式和第三实施方式的带内信号和带外信号的衰减几乎没有差别。然而，在第三实施方式的AW器件100C中，不需要提供将并联谐振器P11和P21接地的接地焊盘。因此，相比于第一实施方式，可以减小滤波器30和整个器件的尺寸。由于并联谐振器P11和P21被组合为一个并联谐振器P10，相比于第一和第二实施方式，可以进一步减小滤波器30和整个器件的尺寸。

在第一到第三实施方式中，滤波器30中包括的梯型滤波器32和34的电路结构可以彼此相同，或者可以彼此不同。通过将梯型滤波器的电路结构设置得彼此不同，可以改善包括平衡器的滤波器的平衡性能。例如，当构成两个电路的元件类型、元件数量、以及元件之间的连接关系中的至少一个彼此不同时，就可以认为电路结构是不同的。当电路的组成元件和元件之间的连接关系相同，但诸如电容值和电阻值的电气特性或诸如各组成元件的电极的形状和大小的特定结构彼此不同时，也可以认为是电路结构不同。在第一到第三实施方式中，优选地这些参数彼此不同。

在第一到第三实施方式中，最靠近输入侧的并联谐振器以外的其它并联谐振器(P12到P14和P22到P24)始终接地。然而，这些并联谐振器中的一些也可以不接地。并联谐振器是否接地是根据AW器件100A到100C的电气特性来确定的。然而，优选地，最靠近输出侧的并联谐振器(P14和P24)接地。各个梯型滤波器中包括的串联谐振器和并联谐振器的数量不限于上述实施方式中的数量，即4。

[第四实施方式]

第四实施方式是使用DMS滤波器而不是梯型滤波器的示例。

图6是根据第四实施方式的AW器件100D的示意图。由于每个端子的配置、以及梯型滤波器10和平衡器20的结构与第一到第三实施方式的相同，因此其详细描述被省略。在第四实施方式中，在平衡器20与接收端子Rx1(bal.)和Rx2(bal.)之间，设置的是DMS(双模SAW)滤波器40而不是滤波器30。平衡器20和DMS滤波器40的输入和输出阻抗之间的关系与第一实施方式的相同。

DMS滤波器40包括连接在中间节点Rx1(in)和接收端子Rx1(bal.)之间的滤波器50、以及连接在中间节点Rx2(in)和接收端子Rx2(bal.)之间的滤波器70。滤波器50包括串联连接的DMS滤波器52和54。DMS滤波器52包括在表面声波的传播方向上设置的三个IDT 55到57，以及位于IDT两侧的一对反射器58和59。DMS滤波器54包括在表面声波的传播方向上设置的三个IDT 60到62，以及位于IDT两侧的一对反射器63和64。

在位于输入侧的DMS滤波器52中，位于中央的IDT 56起到输入IDT的作用，位于IDT 56两侧的IDT起到输出IDT的作用。位于输入侧的DMS滤波器52的输入IDT 56连接到中间节点Rx1(in)。在位于输出侧的DMS滤波器54中，位于中央的IDT 61起到输出IDT的作用，位于IDT61两侧的IDT起到输入IDT的作用。位于输出侧的DMS滤波器54的输入IDT 60和62分别连接到位于输出侧的DMS滤波器52的输出IDT 55和57。位于输出侧的DMS滤波器54的输出IDT 61连接到接收端子Rx1(bal.)。

连接到中间节点Rx2(in)的滤波器70的结构与滤波器50的结构相同。滤波器70由串联连接的DMS滤波器72和74构成。DMS滤波器72包括在表面声波的传播方向上设置的三个IDT 75到77、以及位于IDT两侧的一对反射器78和79。DMS滤波器74包括在表面声波的传播方向上设置的三个IDT 80到82、以及位于IDT两侧的一对反射器83和84。

在根据第四实施方式的AW器件100D中，DMS滤波器40用作滤波器。当位于DMT滤波器40输入侧的IDT(55到57和75到77)的电极指间距、孔径长度、电极宽度、以及电极对数量中的至少一个参数被设定为比输出侧的小时，可以使DMS滤波器40的输入阻抗大于输出阻抗。

根据第四实施方式的AW器件100D，可以通过在公共端子Ant和DMS滤波器40之间连接平衡器，来改变DMS滤波器40的输入阻抗，并增强设计灵活性。另外，可以通过使平衡器20的输出阻抗等于DMS滤波器40的输入阻抗而大于DMS滤波器40的输出阻抗，减小位于DMS滤波器40输入侧的IDT的尺寸，由此来减小DMS滤波器40和整个器件的尺寸。

在第一到第四实施方式中，通过使用包括位于发射侧的梯型滤波器10的双工器作为示例给出描述。然而，AW器件100A到100D包括梯型滤波器10不是必需的。在此情况下，与比较实施方式相同，公共端子Ant变为输入端子In。

在第一到第四实施方式中，平衡器20由IPD 21构成，但也可以由IPD以外的其它元件构成。然而，使用如第一到第四实施方式中描述的IPD，可以进一步减小AW器件100A到100D的尺寸。

此处描述的全部示例和条件语言意在教导以帮助读者理解发明人为推进技术而贡献的发明和概念，且应被理解为不限于具体引用的示例和条件，在说明书中这些示例和条件的组合也不涉及显示本发明的优点和缺点。尽管详细描述了本发明的实施方式，但应理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种变化、替换和修改。

Claims (10)

1.一种声波器件，该声波器件包括：

输入端子；

平衡器，该平衡器连接到所述输入端子，将从所述输入端子输入的信号转换为两个反相信号，并输出所述两个反相信号；以及

滤波器，该滤波器连接到所述平衡器，通过所述滤波器的两个输入端子从所述平衡器接收所述两个反相信号，并通过所述滤波器的两个输出端子输出所述两个反相信号作为平衡输出信号；

其中，所述平衡器的输出阻抗等于所述滤波器的输入阻抗，且大于所述滤波器的输出阻抗。

2.根据权利要求1所述的声波器件，其中，所述滤波器由第一梯型滤波器和第二梯型滤波器构成；并且

所述第一梯型滤波器和所述第二梯型滤波器各包括多个串联谐振器和多个并联谐振器。

3.根据权利要求2所述的声波器件，其中，所述第一梯型滤波器和所述第二梯型滤波器具有共用于所述第一梯型滤波器和所述第二梯型滤波器且未接地的一个并联谐振器，所述一个并联谐振器是所述第一梯型滤波器和所述第二梯型滤波器各自包括的所述多个并联谐振器中的一个，且被设置在所述第一梯型滤波器和所述第二梯型滤波器的最靠近其输入侧的并联支路中；并且

所述第一梯型滤波器中的所述多个并联谐振器中的各个其他并联谐振器的一端和所述第二梯型滤波器中的所述多个并联谐振器中的各个其他并联谐振器的一端相互连接，并且接地。

4.根据权利要求2所述的声波器件，其中，所述第一梯型滤波器的所述多个并联谐振器中被设置在所述第一梯型滤波器的最靠近其输入侧的并联支路中的一个并联谐振器的一端，和所述第二梯型滤波器的所述多个并联谐振器中被设置在所述第二梯型滤波器的最靠近其输入侧的并联支路中的一个并联谐振器的一端，相互连接但未接地，并且

所述第一梯型滤波器包括的所述多个并联谐振器中的各个其他并联谐振器的一端和所述第二梯型滤波器包括的所述多个并联谐振器中的各个其他并联谐振器的一端相互连接并且接地。

5.根据权利要求2所述的声波器件，其中，所述多个并联谐振器各自的一端接地。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的声波器件，其中，所述第一梯型滤波器具有与所述第二梯型滤波器不同的电路结构。

7.根据权利要求2到5中任一项所述的声波器件，其中，所述串联谐振器和所述并联谐振器中的至少一些是表面声波谐振器或膜体声波谐振器。

8.根据权利要求1所述的声波器件，其中，所述滤波器由双模表面声波滤波器构成。

9.根据权利要求1到5以及8中任一项所述的声波器件，其中，所述输入端子是公共端子，并且

所述声波器件是包括连接到所述公共端子的滤波器的双工器。

10.根据权利要求1到5以及8中任一项所述的声波器件，其中，所述平衡器由集成无源器件构成。

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