CN102111124A - Fbar滤波器及其组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种FBAR滤波器及其组件，其中FBAR滤波器包括输入端子、输出端子、n个串联模块和m个并联模块；所述n个串联模块串联连接，所述输入端子与第1个串联模块之间的结点、第n个串联模块与所述输出端子之间的结点以及所述第2个串联模块到第n-1个串联模块中相邻的2个串联模块之间的结点分别连接1个所述并联模块的一端，每个并联模块的另一端接地；每个所述串联模块和每个所述并联模块均包括x个并联的FBAR；x、m和n为正整数，x大于或等于2。本发明实施例提供的FBAR滤波器及其组件功率高，能够满足基站等无线设备对于FBAR滤波器功率的要求。

Description

FBAR滤波器及其组件
技术领域
本发明实施例涉及滤波技术，尤其涉及一种薄膜声波谐振器(Thin FilmBulk Acoustic Resonator，简称FBAR)滤波器及其组件。
背景技术
随着移动通信技术的发展，移动数据传输量也迅速上升。因此，在频率资源有限以及应当使用尽可能少的移动通信设备的前提下，提高无线基站、微基站或直放站等无线功率发射设备的发射功率成了必须考虑的问题，同时也意味着对移动通信设备前端电路中滤波器功率的要求也越来越高。
目前，无线基站等设备中的大功率滤波器主要是以腔体滤波器为主，其功率可达上百瓦，但是这种滤波器的尺寸太大。也有的设备中使用介质滤波器，其平均功率可达5瓦以上，但是这种滤波器的尺寸也很大。由于尺寸大，所以这两种滤波器无法集成到射频前端芯片中。
FBAR技术很好地克服了上述两种滤波器存在的缺陷。基于FBAR技术制造的FBAR滤波器体积小，工作频率高，温度系数小，损耗低。
但是这种FBAR滤波器也有其自身存在的问题。
在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中的FBAR滤波器的功率低，最高只能达到3瓦左右，达不到目前基站等设备的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种FBAR滤波器及其组件，用以解决现有技术中FBAR滤波器功率低的问题。
本发明实施例提供一种FBAR滤波器，包括：输入端子、输出端子、n个串联模块和m个并联模块；所述n个串联模块串联连接，所述输入端子与第1个串联模块之间的结点、第n个串联模块与所述输出端子之间的结点以及所述第2个串联模块到第n-1个串联模块中相邻的2个串联模块之间的结点分别连接1个所述并联模块的一端，每个并联模块的另一端接地；
每个所述串联模块和每个所述并联模块均包括x个并联连接的FBAR；x、m和n为正整数，x大于或等于2。
本发明实施例还提供了一种FBAR滤波器组件，包括两个以上并联连接的如前所述的FBAR滤波器。
本发明实施例还提供了一种FBAR滤波器组件，包括至少两个并联连接的现有技术中的FBAR滤波器。
本发明实施例提供的FBAR滤波器及其组件，通过将多个FBAR滤波器并联连接，提高了FBAR滤波器组件的功率；或者通过将各个FBAR并联组成串联模块或并联模块，并将串联模块和并联模块组成FBAR滤波器，提高了FBAR滤波器的功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明实施例一种FBAR滤波器的结构示意图；
图2所示为本发明实施例另一种FBAR滤波器的结构示意图；
图3所示为本发明各实施例中涉及到的FBAR的结构示意图；
图4所示为本发明实施例再一种FBAR滤波器的结构示意图；
图5所示为本发明实施例中一种FBAR滤波器组件的结构示意图；
图6所示为本发明实施例中另一种FBAR滤波器组件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示为本发明实施例一种FBAR滤波器的结构示意图，该FBAR滤波器包括：包括输入端子13、输出端子14、n个串联模块11和m个并联模块12；n个串联模块11串联连接，输入端子13与第1个串联模块11之间的结点N1、第n个串联模块11与输出端子14之间的结点Nn以及第2个串联模块11到第n-1个串联模块11中相邻的2个串联模块11之间的结点分别连接1个并联模块12的一端，每个并联模块12的另一端接地；每个串联模块11和每个并联模块12均包括x个并联连接的FBAR111；x、m和n为正整数，x大于或等于2。
本发明实施例一提供的FBAR滤波器，各个串联模块和并联模块均包括至少两个并联连接的FBAR，这样可以有效提高FBAR滤波器的功率。
如图2所示为本发明实施例另一种FBAR滤波器的结构示意图，该FBAR滤波器包括串联模块21、串联模块22、并联模块31、并联模块32和并联模块33，其中，串联模块21包括并联连接的FBAR211、FBAR212和FBAR213，串联模块22包括并联连接的FBAR221、FBAR222和FBAR223，并联模块31包括并联连接的FBAR311、FBAR312和FBAR313，并联模块32包括并联连接的FBAR321、FBAR322和FBAR323，并联模块33包括并联连接的FBAR331、FBAR332和FBAR333。FBAR滤波器还包括输入端子13和输出端子14。2个串联模块21串联连接，输入端子13和第1个串联模块21之间的结点N1与第1个并联模块31的一端连接，第1个的串联模块21与第2个串联模块22之间的结点N2与第2个并联模块32的一端连接，第2个串联模块22与输出端子14之间的结点N3与第3个并联模块33连接，3个并联模块的另一端均接地。
如图3所示为本发明各实施例中涉及到的FBAR的结构示意图，该FBAR包括衬底21；布拉格反射层22设置在衬底21上；下电极层23设置在布拉格反射层22上；压电薄膜24设置在下电极层23上；上电极层25设置在压电薄膜24上；下电极层23包括相接触的第一金属电极层232和第二金属电极层231，第二金属电极层231与布拉格反射层22接触，第一金属电极层232与压电薄膜24接触。
图3中，布拉格反射层22可以包括第二高声阻抗布拉格层221、第二低声阻抗布拉格层222、第一高声阻抗布拉格层223和第一低声阻抗布拉格层224。第二高声阻抗布拉格层221设置在衬底21上，第二低声阻抗布拉格层222设置在第二高声阻抗布拉格层221上，第一高声阻抗布拉格层223设置在第二低声阻抗布拉格层222上，第一低声阻抗布拉格层224设置在第一高声阻抗布拉格层223上。低声阻抗布拉格层的材料可以是二氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)等，高声阻抗布拉格层的材料可以是钨(W)、钼(Mo)等。
在图3对应的实施例中，布拉格反射层包括第二高声阻抗布拉格层、第二低声阻抗布拉格层、第一高声阻抗布拉格层和第一低声阻抗布拉格层这四个高低声阻抗布拉格层，也可以根据实际需要增加或减少高低声阻抗布拉格层的数目。布拉格反射层可以使得下电极层与衬底之间保持良好的接触。
图3中，上电极层、下电极层和压电薄膜可以组成压电振荡堆。下电极层包括相接触的第一金属电极层和第二金属电极层，第一金属电极层和第二金属电极层的材料可以是高导热率的材料，例如，第一金属电极层的材料可以是铝，第二金属电极层的材料可以是铜。另外，第一金属电极层的材料可以是具有良好粘合力的材料，这样有利于下电极层与压电振荡堆的接触。较佳地，第二金属电极层的导热率可以大于300w/m·k。
将图3所示的FBAR应用于图2所示的FBAR滤波器中，各个FBAR的上电极层的材料可以是铝，第一金属电极层的材料采用铝，厚度可以是0.1微米，第二金属电极层的材料可以是铜，厚度可以是0.1微米；压电薄膜的材料可以是氮化铝。
如图1和图2中所示的FBAR滤波器，除了可以采用图3所示的FBAR，也可以采用现有技术中的FBAR。
本发明实施例还提供一种FBAR滤波器，该实施例中FBAR滤波器还可以包括第一匹配网络和第二匹配网络。第一匹配网络的一端与输入端子连接，另一端与第1个串联模块和第1个并联模块连接；第二匹配网络的一端与输出端子连接，另一端与第m个串联模块和第n个并联模块连接。
其中，第一匹配网络可以包括第一电容和第一电感；第一电容的一端与输入端子和第一电感的一端连接，第一电容的另一端与第1个串联模块和第1个并联模块连接；第一电感的另一端接地。第二匹配网络可以包括第二电容和第二电感；第二电容的一端与输出端子和第二电感的一端连接，第二电容的另一端与第m个串联模块和第n个并联模块连接；第二电感的另一端接地。
第一匹配网络和第二匹配网络为阻抗匹配网络，可以将FBAR滤波器的阻抗匹配。第一匹配网络和第二匹配网络可以是如上所述的由电感和电容组成的LC阻抗匹配网络，也可以是传输线匹配网络，或者也可以是其他的能够实现阻抗匹配的网络。
如图4所示为本发明实施例再一种FBAR滤波器的结构示意图，该实施例在图2所示的实施例的基础上增加了第一匹配网络15和第二匹配网络16。第一匹配网络15的一端与输入端子13连接，另一端与串联模块21和并联模块31连接，第二匹配网络16的一端与输出端子14连接，另一端与串联模块22和并联模块33连接。
第一匹配网络15包括第一电容151和第一电感152，第一电容151的一端与输入端子13和第一电感152的一端连接，第一电容151的另一端与串联模块21和并联模块31连接，第一电感152的另一端接地。第二匹配网络16包括第二电容161和第二电感162，第二电容161的一端与输出端子14和第二电感162的一端连接，第二电容161的另一端与串联模块22和并联模块33连接，第二电感162的另一端接地。
在图4对应的实施例中，第一电感和第二电感的电容值可以为3.542pF，第一电容和第二电容的电感值可以是2.95lnH。应当理解的是，也可以采用电感串联电容并联的形式。
如图5所示为本发明实施例中一种FBAR滤波器组件的结构示意图，该FBAR滤波器组件包括至少两个并联连接的FBAR滤波器41。该至少两个并联连接的FBAR滤波器41可以是现有技术中的FBAR滤波器，也可以是如图1、图2或图4所示的FBAR滤波器。
如图5所示的FBAR滤波器组件还可以包括第一匹配网络15和第二匹配网络16，第一匹配网络15与二个以上并联连接的FBAR滤波器的一端连接，第二匹配网络16与二个以上并联连接的FBAR滤波器的另一端连接；第一匹配网络15用于使FBAR滤波器组件的输入阻抗匹配，第二匹配网络用于FBAR滤波器组件的输出阻抗匹配。
本发明实施例提供的FBAR滤波器组件，通过将二个以上的FBAR滤波器并联，提高了FBAR滤波器组件的功率，通过第一匹配网络和第二匹配网络可以使FBAR滤波器组件的输入阻抗和输出阻抗匹配。
其中，FBAR滤波器可以包括子输入端子、子输出端子、a个串联FBAR和b个并联FBAR；a个串联FBAR串联连接，输入端子与第1个串联FBAR之间的结点、第a个串联模块与所述输出端子之间的结点以及第2个的串联FBAR到第a-1个串联FBAR之间的结点分别连接1个所述并联FBAR的一端，每个并联FBAR的另一端接地；a和b为正整数。
如图6所示为本发明实施例中另一种FBAR滤波器组件的结构示意图，每个FBAR滤波器41均包括子输入端子413、子输出端子414、2个串联FBAR411和3个并联FBAR412；2个串联FBAR411串联连接，子输入端子413与第1个串联FBAR411之间的结点N4与第1个并联FBAR412的一端连接，第1个串联FBAR411和第2个串联FBAR411之间的结点N5与第2个并联FBAR412的一端连接，第2个串联FBAR411与子输出端子414之间的结点N6与第3个串联FBAR412的一端连接。3个并联FBAR412的另一端均接地。
图6中，FBAR的结构可以如图3对应的实施例所描述，也可以是其他结构的FBAR。
第一匹配网络和第二匹配网络可以是LC阻抗匹配网络，也可以是传输线匹配网络，或者也可以是其他的能够实现阻抗匹配的网络。
本发明实施例提供的FBAR滤波器及其组件，通过将多个FBAR滤波器并联连接，提高了FBAR滤波器组件的功率；或者通过将各个FBAR并联组成串联模块或并联模块，并将串联模块和并联模块组成FBAR滤波器，提高了FBAR滤波器的功率。本发明实施例提供的FBAR滤波器及其组件可以满足基站等无线设备对于FBAR滤波器功率的要求。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种薄膜声波谐振器FBAR滤波器，其特征在于，包括输入端子、输出端子、n个串联模块和m个并联模块；所述n个串联模块串联连接，所述输入端子与第1个串联模块之间的结点、第n个串联模块与所述输出端子之间的结点以及所述第2个串联模块到第n-1个串联模块中相邻的2个串联模块之间的结点分别连接1个所述并联模块的一端，每个并联模块的另一端接地；
每个所述串联模块和每个所述并联模块均包括x个并联连接的FBAR；x、m和n为正整数，x大于或等于2。
2.根据权利要求1所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述FBAR包括：
衬底；
布拉格反射层，设置在所述衬底上；
下电极层，设置在所述布拉格反射层上；
压电薄膜，设置在所述下电极层上；
上电极层，设置在所述压电薄膜上；
所述下电极层包括相接触的第一金属电极层和第二金属电极层，所述第二金属电极层与所述布拉格反射层接触，所述第一金属电极层与所述压电薄膜接触。
3.根据权利要求2所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述第二金属电极层的导热率大于300w/m·k。
4.根据权利要求2所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述第一金属电极层的材料为铝，所述第二金属电极层的材料为铜。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的FBAR滤波器，其特征在于，还包括第一匹配网络和第二匹配网络；
所述第一匹配网络的一端与所述输入端子连接，另一端与第1个串联模块和第1个并联模块连接；
所述第二匹配网络的一端与所述输出端子连接，另一端与第m个串联模块和第n个并联模块连接；
所述第一匹配网络用于所述FBAR滤波器的输入阻抗匹配，所述第二匹配网络用于所述FBAR滤波器的输出阻抗匹配。
6.根据权利要求5所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述第一匹配网络包括第一电容和第一电感；
所述第一电容的一端与所述输入端子和第一电感的一端连接，所述第一电容的另一端与所述第1个串联模块和第1个并联模块连接；所述第一电感的另一端接地；
所述第二匹配网络包括第二电容和第二电感；
所述第二电容的一端与所述输出端子和第二电感的一端连接，所述第二电容的另一端与所述第m个串联模块和第n个并联模块连接；所述第二电感的另一端接地。
7.一种薄膜声波谐振器FBAR滤波器组件，其特征在于，包括至少两个并联连接的如权利要求1至6任意一项所述的FBAR滤波器。
8.一种薄膜声波谐振器FBAR滤波器组件，其特征在于，包括至少两个并联连接的FBAR滤波器。
9.根据权利要求8所述的FBAR滤波器组件，其特征在于，所述FBAR滤波器包括子输入端子、子输出端子、a个串联FBAR和b个并联FBAR；
所述a个串联FBAR串联连接，所述子输入端子与第1个串联FBAR之间的结点、第a个串联模块与所述子输出端子之间的结点以及第2个的串联FBAR到第a-1个串联FBAR之间的结点分别连接1个所述并联FBAR的一端，每个并联FBAR的另一端接地；a和b为正整数。
10.根据权利要求9所述的FBAR滤波器组件，其特征在于，所述FBAR包括：
衬底；
布拉格反射层，设置在所述衬底上；
下电极层，设置在所述布拉格反射层上；
压电薄膜，设置在所述下电极层上；
上电极层，设置在所述压电薄膜上；
所述下电极层包括相接触的第一金属电极层和第二金属电极层，第二金属电极层与所述布拉格反射层接触，所述第一金属电极层与所述压电薄膜接触。
11.根据权利要求10所述的FBAR滤波器组件，其特征在于，所述第二金属电极层的导热率大于300w/m·k。
12.根据权利要求10所述的FBAR滤波器组件，其特征在于，所述第一金属电极层的材料为铝，所述第二金属电极层的材料为铜。
13.根据权利要求8所述的FBAR滤波器组件，其特征在于，还包括：第一匹配网络和第二匹配网络，所述第一匹配网络与所述二个以上并联连接的FBAR滤波器的一端连接，所述第二匹配网络与所述二个以上并联连接的FBAR滤波器的另一端连接；所述第一匹配网络用于所述FBAR滤波器组件的输入阻抗匹配，所述第二匹配网络用于所述FBAR滤波器组件的输出阻抗匹配。
14.根据权利要求13所述的FBAR滤波器组件，其特征在于，所述第一匹配网络和/或第二匹配网络为LC阻抗匹配网络。
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