CN103078603B - 一种具有高功率承受力的声表面波滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高功率承受力的声表面波滤波器，它包括若干声表面波谐振器，每个声表面波谐振器包括叉指换能器以及反射栅，至少部分声表面波谐振器为高阻抗声表面波谐振器，高阻抗声表面波谐振器的叉指换能器为并排设置的两个，两叉指换能器共用两反射栅，第一叉指换能器的输出汇流条与第二叉指换能器的输入汇流条电连接，第一叉指换能器的输入汇流条和第二叉指换能器的输出汇流条位于同一端；两反射栅位于两叉指换能器的外侧。本发明在相同的阻抗下，高阻抗声表面波谐振器具有更多的指对数或更短的孔径，削弱了每根换能器指条上的电流，使得在不改变声表面波滤波器电性能的前提下，大幅提高了声表面波滤波器的功率承受能力。

Description

一种具有高功率承受力的声表面波滤波器

技术领域

本发明涉及声表面波滤波器技术的改进，特别涉及一种具有高功率承受力、工作于射频频段的低损耗声表面波阻抗元滤波器，属于声表面波滤波器技术领域。

背景技术

声表面波滤波器具有工作频率高、体积小、适宜于大规模生产等特点，被广泛应用于无线通信领域。声表面波阻抗元滤波器制作在压电基材上，构成声表面波阻抗元滤波器的主体为声表面波谐振器。现有的声表面波谐振器结构如图1所示，由带输入汇流条1和输出汇流条2的叉指换能器以及位于叉指换能器两侧的两反射栅4、5构成，其输入汇流条1和输出汇流条2位于叉指换能器两端。信号通过输入汇流条1输入叉指换能器并通过输出汇流条2输出叉指换能器；3为叉指换能器指条，它的线宽由声表面波滤波器工作频率决定，工作频率越高，指条线宽越窄。

随着通信技术的发展，声表面波滤波器不断向着高频化、低损耗、高功率承受力等方向发展。由于声表面波滤波器的工作频率与叉指换能器的指条线宽呈反比，滤波器工作频率越高，叉指换能器指条线宽越细，这使得声表面波滤波器在高频工作时功率承受能力降低，限制了声表面波滤波器的应用范围。

申请号为“99125838.X”、发明名称为“声表面波滤波器”的中国发明专利公开了一种由常规声表面波谐振器结构组成的阻抗元结构声表面波滤波器，但未提出声表面波滤波器高功率承受力的解决办法。

发明内容

针对现有技术中声表面波滤波器在高频工作时功率承受能力降低的上述不足，本发明的目的在于提供一种高频、低损耗声表面波阻抗元滤波器，本声表面波阻抗元滤波器可以在保证滤波器优异电学性能的前提下，具有更高的功率承受能力。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

一种具有高功率承受力的声表面波滤波器，本声表面波滤波器电路结构为阻抗元电路结构，它包括若干声表面波谐振器，每个声表面波谐振器包括带输入汇流条和输出汇流条的叉指换能器以及位于叉指换能器两侧的两反射栅，其特征在于：至少部分声表面波谐振器为高阻抗声表面波谐振器，高阻抗声表面波谐振器的叉指换能器为指对数完整且并排设置的两个，两叉指换能器共用两反射栅，第一叉指换能器的输入汇流条与输入端口连接，第一叉指换能器的输出汇流条与第二叉指换能器的输入汇流条电连接，第二叉指换能器的输出汇流条与输出端口连接，第一叉指换能器的输入汇流条和第二叉指换能器的输出汇流条位于同一端，第一叉指换能器的输出汇流条和第二叉指换能器的输入汇流条位于同一端；两反射栅位于两叉指换能器的外侧。

本声表面波滤波器制作在压电基材上，压电基材为铌酸锂、钽酸锂或石英，或者由上述材料制作的去热释电压电基材。

构成本声表面波滤波器的电极薄膜材料为铝、铝铜合金、铜或金等材料中的一种或多种，所述电极薄膜可以是单层，也可以是上下叠加的多层。

本声表面波滤波器为单端输入输出结构，或者为平衡输入输出电路结构。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1、本发明将高阻抗声表面波谐振器应用于声表面波滤波器的制作中，在相同的阻抗下，高阻抗声表面波谐振器相比于常规谐振器结构，具有更多的指对数或更短的孔径，削弱了每根换能器指条上的电流，使得在不改变声表面波滤波器电性能的前提下，大幅提高了声表面波滤波器的功率承受能力。

2、通过采用去热释电基片材料，可以解决压电基片在高温下由热释电效应产生的静电烧伤现象，进一步提高滤波器的功率承受力。

3、通过采用高功率承受力的声表面波滤波器结构，选用铜、金等高电导率材料，或使用由Ti/AlCu/Ti/AlCu多层电极薄膜上下叠加而成的复合电极薄膜，可以进一步提高滤波器的功率承受能力。

附图说明

图1-常规声表面波谐振器结构图。

图2-本发明高功率承受力声表面波滤波器实施例1结构示意图。

图3-本发明高阻抗声表面波谐振器结构图。

图4-实施例1中滤波器和常规滤波器电性能测试结果比较图。

图5-本发明高功率承受力声表面波滤波器实施例2结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参见图2，本发明具有高功率承受力的声表面波滤波器，其基本电路结构为阻抗元电路结构，构成主体为若干声表面波谐振器，每个声表面波谐振器包括带输入汇流条和输出汇流条的叉指换能器以及位于叉指换能器两侧的两反射栅。本发明至少部分声表面波谐振器为高阻抗声表面波谐振器，即声表面波谐振器可以全部为高阻抗声表面波谐振器，也可以部分为高阻抗声表面波谐振器、部分为常规结构声表面波谐振器。高阻抗声表面波谐振器结构特点为（参见图3），从图上可以看出，本发明高阻抗声表面波谐振器的叉指换能器为指对数完整且并排设置的两个，两叉指换能器共用两反射栅18、19，第一叉指换能器的输入汇流条13与输入端口连接，第一叉指换能器的输出汇流条与第二叉指换能器的输入汇流条电连接形成共用汇流条15，第二叉指换能器的输出汇流条14与输出端口连接，第一叉指换能器的输入汇流条13和第二叉指换能器的输出汇流条14位于同一端，第一叉指换能器的输出汇流条和第二叉指换能器的输入汇流条位于同一端。因此两叉指换能器实质为并排设置的串联结构，串联后构成复合叉指换能器，第一叉指换能器的输入汇流条13即为复合叉指换能器的输入汇流条，第二叉指换能器的输出汇流条14即为复合叉指换能器的输出汇流条。两反射栅18、19位于两并排设置的叉指换能器的外侧，即第一个叉指换能器旁的反射栅位于远离另一个叉指换能器的一端，另一个叉指换能器旁的反射栅位于远离第一个叉指换能器的一端。

图3中的标号13、14、15均为声表面波叉指换能器汇流条，其中，标号13为输入汇流条、标号14为输出汇流条，标号15为两并排叉指换能器电连接后的汇流条，信号通过输入汇流条13输入复合叉指换能器并通过输出汇流条14输出声表面波复合叉指换能器；16为叉指换能器指条，它的线宽也由声表面波滤波器工作频率决定，工作频率越高，指条线宽越窄；17为相邻的具有相同相位的两根指条。

声表面波谐振器的阻抗与谐振器指对数N、指孔径W近视呈反比关系。设常规结构声表面波谐振器的指对数为N，指孔径为W，其对应的阻抗值为Z。本高阻抗声表面波谐振器总的指对数也为N，指孔径为W，其相当于两个指对数为N/2，孔径为W的常规结构声表面波谐振器串联，即相当于两个阻抗为2Z的阻抗串联，它总的阻抗即为4Z。因此，在相同的指对数和指孔径条件下，高阻抗声表面波谐振器的阻抗近视为常规结构声表面波谐振器阻抗的四倍。

当谐振器作为阻抗元滤波器的一部分时，为满足谐振器之间的阻抗匹配，并使得滤波器的输入输出阻抗为50Ω，谐振器的阻抗往往是定值。在相同的阻抗和指孔径条件下，高阻抗声表面波谐振器的指对数为常规结构声表面波谐振器指对数的四倍。指对数的增加，使得每根指条上通过的电流降低，从而提高了声表面波器件的功率承受能力。

图2为一种典型的高功率承受力声表面波滤波器电路结构，其六个声表面波谐振器S1、S2、S3、S4、P1、P2全部为高阻抗声表面波谐振器，S1、S2、S3、S4依次串联，构成串联谐振器；P1并联在S1、S2之间，P2并联在S3、S4之间，P1、P2为并联谐振器；6为整个滤波器的输入汇流条，7为整个滤波器的输出汇流条；标号8、9、10为谐振器之间的信号连接线；11、12为并联谐振器接地汇流条。

图4为工作频率为1268MHz，采用高阻抗声表面波谐振器组成的高功率承受力声表面波滤波器和由常规声表面波谐振器组成的滤波器的频率响应测试结果对比图，其中，虚线为高功率承受力声表面波滤波器的测试结果，实线为常规声表面波滤波器测试结果。从测试结果的对比可以发现，两种滤波器具有相似的频率响应特性，表明高功率承受力声表面波滤波器结构不会恶化滤波器性能。

经过耐功率测试，结果表明，当滤波器工作频率为1268MHz时，传统声表面波滤波器结构的耐受功率为10dBm，本发明声表面波滤波器结构的耐受功率在20dBm以上。通过调整滤波器电极材料，如采用高导电率材料Cu或由Ti/AlCu/Ti/AlCu多层电极薄膜上下叠加而成的复合电极薄膜，滤波器耐受功率可以提高到30dBm以上。

图5为另一种高功率承受力声表面波滤波器典型结构示意图，其五个声表面波谐振器S1、S2、S3、P1、P2全部为高阻抗声表面波谐振器，S1、S2、S3依次串联，构成串联谐振器；P1并联在S1、S2之间，P2并联在S2、S3之间，P1、P2为并联谐振器；20为整个滤波器的输入汇流条，21为整个滤波器的输出汇流条；标号22、23为谐振器之间的信号连接线；24、25为并联谐振器接地汇流条。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种具有高功率承受力的声表面波滤波器，所述声表面波滤波器电路结构为阻抗元电路结构，它包括若干声表面波谐振器，每个声表面波谐振器包括带输入汇流条和输出汇流条的叉指换能器以及位于叉指换能器两侧的两反射栅，其特征在于：至少部分声表面波谐振器为高阻抗声表面波谐振器，高阻抗声表面波谐振器的叉指换能器为指对数完整且并排设置的两个，两叉指换能器共用两反射栅，第一叉指换能器的输入汇流条与输入端口连接，第一叉指换能器的输出汇流条与第二叉指换能器的输入汇流条电连接，第二叉指换能器的输出汇流条与输出端口连接，第一叉指换能器的输入汇流条和第二叉指换能器的输出汇流条位于同一端，第一叉指换能器的输出汇流条和第二叉指换能器的输入汇流条位于同一端；两反射栅位于两叉指换能器的外侧；

构成所述声表面波滤波器的电极薄膜材料为铝、铝铜合金、铜或金中的一种或多种，所述电极薄膜为单层或上下叠加的多层；

所述声表面波滤波器制作在压电基材上，压电基材为铌酸锂、钽酸锂或石英，或者由上述压电基材材料制作的去热释电压电基材。

2.根据权利要求1所述的具有高功率承受力的声表面波滤波器，其特征在于：所述声表面波滤波器为单端输入输出结构，或者为平衡输入输出电路结构。