CN103427779A - 一种梯形结构声波窄带带通滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种梯形结构声波窄带带通滤波器，涉及带通滤波器领域，包括第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和/或第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元；所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元包括：连接在串联枝上的第一谐振器；连接在并联枝上的第二谐振器；以及位于所述串联枝且并联连接所述第一谐振器的第三谐振器；所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元包括：连接在串联枝上的第四谐振器；连接在并联枝上的第五谐振器；以及位于所述并联枝且串联连接所述第五谐振器的第六谐振器。本发明能更好地解决现有的带通滤波器在实现超窄带宽时牺牲声波滤波器通带内的插入损耗或者降低滤波器的滚降性能的问题。
Description
技术领域
本发明涉及带通滤波器，特别涉及一种梯形结构声波窄带带通滤波器。
背景技术
随着无线通讯设备的快速普及，对尺寸小、质量轻、性能高的高频滤波器的需求越来越大，在单一晶圆上制作的声波滤波器已经广泛地被市场接受。构成这种高性能的声波滤波器的谐振器主要包括：FBAR(Film Bulk AcousticResonator，薄膜体声波谐振器)，SMR(Solidly Mounted Resonator，固态装配谐振器)和SAW(Surface Acoustic Wave，表面声波谐振器)。利用谐振器设计滤波器电路的拓扑结构主要有梯形结构和网格状结构。目前在高性能声波滤波器和双工器的设计中，梯形结构的设计方法较为流行。
对于某些特定的滤波器性能要求，比如超窄带宽的带通滤波器包括GPS(Global Positioning System，全球定位系统)带通滤波器、TD-SCDMA(TimeDivision-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址)带通滤波器等，利用通用的梯形结构的设计方法难以实现。为满足声波滤波器的窄通带的性能，可以降低谐振器的机电耦合系数(Kt2)，但是这种降低谐振器的机电耦合系数的方法会牺牲声波滤波器通带内的插入损耗；或者提高并联谐振器与串联谐振器的静态电容比值，这种方法可以使滤波器的通带带宽变窄，并且提高滤波器的带外衰减，但会降低滤波器的滚降性能(roll-off)。
图1是现有技术提供的通用梯形结构声波带通滤波器的电路图，如图1所示，现有的通用梯形结构声波带通滤波器100由声波带通滤波器单元101、102……10n级联组成。声波带通滤波器单元101包括串联枝上的第一谐振器101-1和并联枝上的第二谐振器101-2。其中，串联枝的特征在于其两端为声波带通滤波器单元的输入端或者输出端，并联枝的特征在于其一端接地另一端为声波带通滤波器单元的输入或者输出端。
声波带通滤波器单元102、103……10n的组成与声波带通滤波器单元101类似。其中，构成声波带通滤波器单元101、102……10n的谐振器101-1、102-1……10n-1与101-2、1022……10n-2可以是FBAR或者是SMR或者是SAW。
图2是现有技术提供的构成通用梯形结构声波带通滤波器的谐振器的频率响应曲线，其中，图中实线曲线是串联枝上谐振器的频率阻抗曲线，虚线曲线是并联枝上谐振器的频率阻抗曲线。如图1及图2所示，串联谐振器101-1在阻抗达到最小值时的频率定义为串联谐振频率fs101-1，在阻抗达到最大值时的频率定义为并联谐振频率fp101-1；并联谐振器101-2在阻抗达到最小值时的频率定义为串联谐振频率fs101-2，在阻抗达到最大值时的频率定义为并联谐振频率fp101-2。在加工声波带通滤波器的过程中，在并联谐振器101-2上增加一层频率调谐层，使得fs101-2小于fs101-1，fp101-2小于fp101-1。在设计通用梯形结构声波带通滤波器时，所有的串联枝上谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相等或相近，所有的并联枝上谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率相等或相近。声波谐振器在串联谐振频率与并联谐振频率范围之内谐振器等效为高品质因数电感，在串联谐振频率与并联谐振频率之外等效为高品质因数电容。
图3是现有技术提供的通用梯形结构声波带通滤波器的频率响应曲线，如图1及图3所示，调整并联谐振器101-2的频率调谐层厚度，使得并联谐振器101-2的并联谐振频率fp101-2等于或接近串联谐振器101-1的串联谐振频率fs101-1。当输入信号频率为fs101-2时，串联谐振器101-1等效为电容，并联谐振器101-2处于串联谐振状态，当并联谐振器的串联谐振阻抗值足够低时，输入信号经过串联谐振器101-1之后，从并联谐振器101-2流向地极，输入信号以最大的衰减通过声波带通滤波器单元101。因此，在声波带通滤波器单元101的频率响应曲线上形成第一凹点1-1。当输入信号频率为f11-1(fs101-2＜f11＜fp101-2)时，串联谐振器101-1等效为电容，并联谐振器101-2等效为电感。因为串联谐振器101-1为容性，可以使高频信号通过串联谐振器101-1，同时并联谐振器101-2为感性，可以有效地阻止高频信号通过并联谐振器101-2流向地极。因此，当输入信号频率在并联谐振器的串联谐振器频率fs101-2与并联谐振频率fp101-2范围内时，声波带通滤波器单元101的插入损耗随着输入信号频率的增大而减小，其变化速率定义为声波带通滤波器的左带陡峭特性，由并联谐振器101-2的品质因数决定。当输入信号频率为fp101-2时，并联谐振器101-2处于并联谐振状态，其阻抗值达到峰值，起到最佳的对地隔离效果，串联谐振器101-1处于串联谐振状态，信号以最小的衰减通过声波带通滤波器单元101。fp101-2或者fs101-1称为声波带通滤波器单元101的通带中心频率。当输入信号频率为f1-2(fs101-1＜f1-2＜fp101-1)时，串联谐振器101-1为感性，并联谐振器101-2等效为电容。因为串联谐振器101-1为感性，可以阻止高频信号通过声波带通滤波器单元101，同时并联谐振器101-2为容性，使高频信号通过并联谐振器101-2流向地级，因此声波带通滤波器单元101的插入损耗随输入信号频率的增大而增大，其变化速率定义为声波带通滤波器的右带陡峭特性，由串联谐振器101-1的品质因数决定。当输入信号频率为fp101-1时，并联谐振器101-2等效为电容，串联谐振器101-1处于并联谐振状态，当串联谐振器的并联谐振阻抗值足够大时，输入信号几乎无法通过串联谐振器101-1，同时输入信号从并联谐振器101-2流向地极，输入信号以最大的衰减通过声波带通滤波器单元101。因此，在带通滤波器单元101的频率响应曲线上形成第二凹点1-2。
发明内容
本发明的目的在于提供一种梯形结构声波窄带带通滤波器，能更好地解决现有的带通滤波器在实现超窄带宽时牺牲声波滤波器通带内的插入损耗或者降低滤波器的滚降性能的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种梯形结构声波窄带带通滤波器，包括第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和/或第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元；
所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元包括：
连接在串联枝上的第一谐振器；
连接在并联枝上的第二谐振器；以及
位于所述串联枝上且与所述第一谐振器并联的第三谐振器；
其中，第二谐振器的串联谐振频率小于第一谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率小于第一谐振器的并联谐振频率；第三谐振器的串联谐振频率等于或接近第二谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率等于或接近第二谐振器的并联谐振频率；
所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元包括：
连接在串联枝上的第四谐振器；
连接在并联枝上的第五谐振器；以及
位于所述并联枝上且与所述第五谐振器串联的第六谐振器；
其中，第五谐振器的串联谐振频率小于第四谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率小于第四谐振器的并联谐振频率；第六谐振器的串联谐振频率等于或接近第四谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率等于或接近第四谐振器的并联谐振频率。
优选的，所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元级联。
优选的，还包括通用梯形结构声波带通滤波器单元，其中所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述通用梯形结构声波带通滤波器单元级联。
优选的，还包括通用梯形结构声波带通滤波器单元，其中所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述通用梯形结构声波带通滤波器单元级联。
优选的，还包括通用梯形结构声波带通滤波器单元，其中所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元、所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述通用梯形结构声波带通滤波器单元级联。
优选的，所述第二谐振器及第三谐振器分别增加一层频率调谐层，用于通过调整第二谐振器及第三谐振器谐振频率来缩小所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元的通带带宽。
优选的，所述第五谐振器增加一层频率调谐层，用于通过调整第五谐振器谐振频率来缩小所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元的通带带宽。
优选的，所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元或第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元的串联枝的两端为该滤波器单元的输入端或者输出端，其并联枝的一端接地另一端为该滤波器单元的输入端或者输出端。
优选的，所述第一谐振器至第六谐振器分别是薄膜体声波谐振器或固态装配谐振器或表面声波谐振器。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：在不增加滤波器插入损耗和不增加制造成本以及复杂度的前提下，减少了带通滤波器的通带宽度，同时提高了滤波器的滚降特性。
附图说明
图1是现有技术提供的通用梯形结构声波带通滤波器的电路图；
图2是现有技术提供的构成通用梯形结构声波带通滤波器的谐振器的频率响应曲线；
图3是现有技术提供的通用梯形结构声波带通滤波器的频率响应曲线；
图4是本发明实施例一提供的一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图；
图5是本发明实施例一提供的梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线；
图6是本发明实施例二提供的另一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图；
图7是本发明实施例二提供的另一种梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线；
图8是本发明实施例三提供的又一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图；
图9是本发明实施例四提供的又一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图；
图10是本发明实施例五提供的又一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图4是本发明实施例一提供的一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图，如图4所示，所述梯形结构声波窄带带通滤波器包括第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元401，所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元401由串联枝上的第一谐振器401-1，并联枝上的第二谐振器401-2，以及与串联枝上的与第一谐振器401-1并联的第三谐振器401-3组成。串联枝上第一谐振器401-1的串联谐振频率为fs401-1，并联谐振频率为fp401-1；并联枝上第二谐振器401-2的串联谐振频率为fs401-2，并联谐振频率为fp401-2；串联枝上第三谐振器401-3的串联谐振频率为fs401-3，并联谐振频率为fp401-3。加工过程中，在并联枝上的第二谐振器401-2以及串联枝上第三谐振器401-3增加一层频率调谐层，使得fs401-2等于或接近fs401-3，fp401-2等于或接近fp401-3，并且fs401-2小于fs401-1，fp401-2小于fp401-1。其中，第一谐振器401-1、第二谐振器401-2和第三谐振器401-3可以是FBAR或者是SMR或者是SAW。其中，串联枝的特征在于其两端为梯形结构声波窄带带通滤波器的输入端或者输出端，并联枝的特征在于其一端接地另一端为梯形结构声波窄带带通滤波器的输入或者输出端。
图5是本发明实施例一提供的梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线，如图4及图5所示，当输入信号频率为fs401-2时，第一谐振器401-1等效为电容，第二谐振器401-2和第三谐振器401-3处于串联谐振状态，当第二谐振器401-2的串联谐振阻抗值足够低时，输入信号经过串联枝上第三谐振器401-3之后，从第二谐振器401-2流向地极，输入信号以最大的衰减通过梯形结构声波窄带带通滤波器单元401。因此，在梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线上形成第一凹点4-1。
当输入信号频率在第二谐振器401-2的串联谐振频率fs401-2和并联谐振频率fp401-2范围之内时，第一谐振器401-1等效为高品质因数的电容，第二谐振器401-2和第三谐振器401-3等效为高品质因数的电感。因为第一谐振器401-1为容性，可以使高频信号通过第一谐振器401-1，同时第二谐振器401-2为感性，可以有效地阻止高频信号通过并联谐振器401-2流向地极。因此，当输入信号频率在并联第二谐振器401-2的串联谐振器频率fs401-2与并联谐振频率fp401-2范围内时，梯形结构声波窄带带通滤波器的插入损耗随着输入信号频率的增大而减小，其左带陡峭特性由并联第二谐振器401-2的品质因数决定。
当输入信号为某一频率f4-1(fs401-2＜f4-1＜fp401-2)时，第一谐振器401-1与第三谐振器401-3产生并联谐振，串联枝上的阻抗非常大。因此，在梯形结构声波窄带带通滤波器的通带内形成第二凹点4-2。
当输入信号频率为fp401-2时，并联枝上第二谐振器401-2处于并联谐振状态，其阻抗值达到峰值，起到最佳的对地隔离效果，串联枝上第一谐振器401-1处于串联谐振状态，信号以最小的衰减通过梯形结构声波窄带带通滤波器。
当输入信号频率在第一谐振器401-1的串联谐振频率fs401-1和并联谐振频率fp401-1范围之内时，第一谐振器401-1等效为电感，第二谐振器401-2和第三谐振器401-3均等效为电容。串联枝上等效电路为第一谐振器401-1与一个电容并联，结果使得第一谐振器401-1的并联谐振频率fp401-1降低，同时并联谐振阻抗值降低。此时串联枝等效谐振器为感性，可以阻止高频信号通过梯形结构声波窄带带通滤波器，同时并联第二谐振器401-2为容性，使高频信号通过第二谐振器401-2流向地级，因此梯形结构声波窄带带通滤波器的插入损耗随输入信号频率的增大而增大，其右带陡峭特性由串联上等效谐振器的品质因数决定。
当输入信号频率为串联枝等效谐振器的并联谐振频率时，并联枝第二谐振器401-2等效为电容，串联枝等效谐振器处于并联谐振状态。当串联枝等效谐振器的并联谐振阻抗值足够大时，输入信号儿乎无法通过串联枝等效谐振器，同时输入信号从并联枝第二谐振器401-2流向地极，输入信号以最大的衰减通过梯形结构声波窄带带通滤波器。因此，在梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线上形成第三凹点4-3。
图5中虚线是现有技术提供的梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线即图3，实线是本发明实施例提供的梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线，对比上述两个频率响应曲线可见，通过在串联枝上并联具有频率调谐层的第三谐振器401-3，将通用梯形结构声波带通滤波器的两个凹点变为三个凹点，可以有效地缩小通带带宽，同时提高滤波器的滚降特性。
图6是本发明实施例二提供的另一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图，如图6所示，另一种梯形结构声波窄带带通滤波器包括第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元601，所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元601由串联枝上的第四谐振器601-1，并联枝上的第五谐振器601-2，以及与并联枝上的第五谐振器601-2串联的第六谐振器601-3组成，第五谐振器601-2和第六谐振器601-3的串联连接顺序不会影响滤波器的性能。串联枝上第四谐振器601-1的串联谐振频率为fs601-1，并联谐振频率为fp601-1；并联枝上第五谐振器601-2的串联谐振频率为fs601-2，并联谐振频率为fp601-2；并联枝上第六谐振器601-3的串联谐振频率为fs601-3，并联谐振频率为fp601-3。加工过程中，在并联枝上的第五谐振器601-2上增加一层频率调谐层，使得fs601-2小于fs601-1，fp601-2小于fp601-1，并且fs601-1等于或接近fs601-3，fp601-1等于或接近fp601-3。其中，第四谐振器601-1，第五谐振器601-2和第六谐振器601-3可以是FBAR或SMR或SAW。
图7是本发明实施例二提供的另一种梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线，如图7及图6所示，当输入信号频率在第五谐振器601-2的串联谐振频率fs601-2和并联谐振频率fp601-2范围之内时，第五谐振器601-2等效为电感，第四谐振器601-1和第六谐振器601-3均等效为电容。并联枝上等效电路为第五谐振器601-2与一个电容串联，结果使得第五谐振器601-2的串联谐振器频率fp601-2升高，同时串联谐振阻抗值增大。当输入信号等于并联枝等效谐振器的串联谐振频率点时，串联枝上第四谐振器601-1为容性，并联枝等效谐振器处于串联谐振状态，其阻抗值极低，使得信号通过并联枝流向地极，输入信号以最大的衰减通过梯形结构声波窄带带通滤波器，在梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线上形成第一凹点6-1。
当输入信号频率在并联枝等效谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率范围之内时，第四谐振器601-1等效为高品质因数的电容，并联枝等效谐振器等效为高品质因数的电感。因为第四谐振器601-1为容性，可以使高频信号通过第四谐振器601-1，同时并联枝等效谐振器为感性，可以有效地阻止高频信号通过并联枝等效谐振器流向地极。因此，当输入信号频率在并联枝等效谐振器的串联谐振器频率与并联谐振频率范围内时，梯形结构声波窄带带通滤波器的插入损耗随着输入信号频率的增大而减小，其左带陡峭特性由并联枝等效谐振器的品质因数决定。
当输入信号频率为fp601-2时，并联枝上第五谐振器601-2处于并联谐振状态，其阻抗值达到峰值，起到最佳的对地隔离效果，串联枝上第四谐振器601-1处于串联谐振状态，信号以最小的衰减通过梯形结构声波窄带带通滤波器。
当输入信号频率在第一谐振器的串联谐振频率fs601-1和并联谐振频率fp601-1范围之内时，第四谐振器601-1和第六谐振器601-3等效为电感，处于谐振器的工作区域，第五谐振器601-2等效为电容。此时串联枝第四谐振器601-1为感性，可以阻止高频信号通过梯形结构声波窄带带通滤波器，同时第五谐振器601-2为容性，使高频信号通过第五谐振器601-2流向地级，因此梯形结构声波窄带带通滤波器的插入损耗随输入信号频率的增大而增大，其变化速率定义为声波带通滤波器的右带陡峭特性，由串联第四谐振器601-1的品质因数决定。
当输入信号频率在第四谐振器6011的串联谐振频率fs601-1和并联谐振频率fp601-1范围之内时，第四谐振器601-1和第六谐振器601-3等效为高品质因数的电感，处于谐振器的有效工作区域，第五谐振器601-2等效为电容。当输入信号为某一频率f6-1(fs601-1＜f6-1＜fp601-1)时，第五谐振器601-2与第六谐振器601-3发生电容电感之间的串联谐振，并联枝上的阻抗非常小。输入信号通过并联枝流向地极，因此，在梯形结构声波窄带带通滤波器的通带内形成第二凹点6-2。
当输入信号频率为fp601-1时，第四谐振器601-1和第六谐振器601-3处于并联谐振状态，第二谐振器等效为电容。当第四谐振器601-1和第六谐振器601-3的并联谐振阻抗值足够高时，输入信号无法通过第四谐振器601-1，那么输入信号以最大的衰减通过梯形结构声波窄带带通滤波器。因此，在梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线上形成第三凹点6-3。
图7中的虚线是现有技术提供的通用梯形结构声波带通滤波器的频率响应曲线即图3，实线是本发明实施例提供的梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线，对比上述两个频率响应曲线可见，通过在并联枝上串联第六谐振器601-3，将现有梯形结构声波窄带带通滤波器的频率响应曲线的两个凹点变为三个凹点，可以有效地缩小通带带宽，同时提高滤波器的滚降特性。
图8是本发明实施例三提供的又一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图，如图8所示，所述带通滤波器由第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元801、第一通用梯形结构声波带通滤波器单元802和第二通用梯形结构声波带通滤波器单元803级联而成。
第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元801与图4所示的梯形结构声波窄带带通滤波器单元401结构相似。第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元801包括：放置在串联枝上的第一谐振器801-1，它的串联谐振频率为fs801-1，并联谐振频率为fp801-1；放置在并联枝上的第二谐振器801-2，它的串联谐振频率为fs801-2，并联谐振频率为fp801-2；以及与串联枝上第一谐振器801-1并联的第三谐振器801-3组成。其中，分别在并联枝上的第二谐振器801-2和第三谐振器801-3上增加一层频率调谐层，使得fs801-2等于或接近fs801-3，fp801-2等于或接近fp801-3，并且fs801-2小于fs801-1，fp801-2小于fp801-1。
第一通用梯形结构声波带通滤波器单元802为现有的通用梯形结构声波带通滤波器单元，包括放置在串联枝上的第一串联谐振器802-1，它的串联谐振频率为fs802-1，并联谐振频率为fp802-1；放置在并联枝上的第一并联谐振器802-2，它的串联谐振频率为fs802-2，并联谐振频率为fp802-2。
第二通用梯形结构声波带通滤波器单元803为现有的通用梯形结构声波带通滤波器单元，包括放置在串联枝上的第二串联谐振器803-1，它的串联谐振频率为fs803-1，并联谐振频率为fp803-1；放置在并联枝上的第二并联谐振器803-2，它的串联谐振频率为fs803-2，并联谐振频率为fp803-2。通用梯形结构声波带通滤波器单元是现有技术，此处不再赘述。
第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元801、第一通用梯形结构声波带通滤波器单元802、第二通用梯形结构声波带通滤波器单元803依次级联。具体地说，第一谐振器801-1、第二谐振器801-2和第三谐振器801-3的连接点与第一串联谐振器802-1的相连。第一串联谐振器802-1和第一并联谐振器802-2的连接点与第二串联谐振器803-1的一端相连。
构成图8所述带通滤波器的第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元801、第一通用梯形结构声波带通滤波器单元802和第二通用梯形结构声波带通滤波器单元803的谐振器可以是FBAR或SMR或SAW。根据带通滤波器的具体性能指标要求，构成梯形结构声波窄带带通滤波器的第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元801、第一通用梯形结构声波带通滤波器单元802和第二通用梯形结构声波带通滤波器单元803可以如上所述顺序级联排列，还可以将第一梯形结构滤波器单元801放在第一通用梯形结构声波带通滤波器单元802和第二通用梯形结构声波带通滤波器单元803的中间。
根据带通滤波器的具体性能指标要求，梯形结构声波窄带带通滤波器可以由一级或者若干级第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和若干级通用梯形结构声波带通滤波器单元组成，其级联顺序根据带通滤波器的性能指标具体要求需要调整变化。
图9是本发明实施例四提供的另一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图，如图9所示，另一种梯形结构声波窄带带通滤波器由第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901及第一通用梯形结构声波带通滤波器单元902和第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903级联组成。
第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901与图6所示的梯形结构声波窄带带通滤波器单元601结构相似。第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901包括：放置在串联枝上的第四谐振器901-1，它的串联谐振频率为fs901-1，并联谐振频率为fp901-1；放置在并联枝上的第五谐振器901-2，它的的串联谐振频率为fs901-2，并联谐振频率为fp901-2；以及与并联枝上第五谐振器901-2串联的第六谐振器901-3组成。其中，在并联枝上的第五谐振器901-2上增加一层频率调谐层，使得fs901-2小于fs901-1，fp901-2小于fp901-1，并且fs901-1等于或接近fs901-3，fp901-1等于或接近fp901-3。
第一通用梯形结构声波带通滤波器单元902包括放置在串联枝上的第一串联谐振器902-1，它的串联谐振频率为fs902-1，并联谐振频率为fp902-1；放置在并联枝上的第一并联谐振器902-2，它的串联谐振频率为fs902-2，并联谐振频率为fp902-2。
第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903包括放置在串联枝上的第二串联谐振器903-1，它的串联谐振频率为fs903-1，并联谐振频率为fp903-1；放置在并联枝上的第二并联谐振器903-2，它的串联谐振频率为fs903-2，并联谐振频率为fp903-2。通用梯形结构声波带通滤波器单元是现有技术，此处不再赘述。
第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901、第一通用梯形结构声波带通滤波器单元902、第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903依次级联。具体地说，第一串联谐振器902-1的一端与第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901的一端相连，即与第四谐振器901-1及第五谐振器901-2的连接点相连，另一端与第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903相连，即第一串联谐振器902-1的另一端与第二串联谐振器903-1的一端相连。第一并联谐振器902-2一端接地，另一端与串联枝上的第一串联谐振器902-1相连。
所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901、第一通用梯形结构声波带通滤波器单元902和第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903的谐振器可以是FBAR或SMR或SAW。
根据带通滤波器的具体性能指标要求，构成图9中的梯形结构声波窄带带通滤波器的第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901和第一通用梯形结构声波带通滤波器单元902、第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903顺序为依次级联排列，或者将第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元901放在中间，左右两边为第一通用梯形结构声波带通滤波器单元902、第二通用梯形结构声波带通滤波器单元903。
根据带通滤波器的具体性能指标要求，梯形结构声波窄带带通滤波器还可以由一级或者若干级第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元和若干级通用梯形结构声波带通滤波器单元组成，其级联顺序根据带通滤波器的性能指标具体要求需要调整变化。
图10是本发明实施例五提供的又一种梯形结构声波窄带带通滤波器的电路图，如图10所示，又一种梯形结构声波带通滤波器由第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元1001、第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元1002，通用梯形结构声波带通滤波器单元1003级联而成。
第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元1001与图6所示的梯形结构声波窄带带通滤波器单元601结构相似，包括放置在串联枝上的第四谐振器1001-1，它的串联谐振频率为fs1001-1，并联谐振频率为fp1001-1；放置在并联枝上的第五谐振器1001-2，它的串联谐振频率为fs1001-2，并联谐振频率为fp1001-2；以及与并联枝上第五谐振器1001-2串联的第六谐振器1001-3组成。其中，在并联枝上的第五谐振器1001-2上增加一层频率调谐层，使得fs1001-2小于fs1001-1，fp1001-2小于fp1001-1，并且fs1001-1等于或接近fs1001-3，fp1001-1等于或接近fp1001-3。
第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元1002与图4所示的梯形结构声波窄带带通滤波器单元401结构相似。第二梯形结构声波带通滤波器单元1002包括放置在串联枝上的第一谐振器1002-1，它的串联谐振频率为fs1002-1，并联谐振频率为fp1002-1；放置在并联枝上的第二谐振器1002-2，它的串联谐振频率为fs1002-2，并联谐振频率为fp1002-2；以及与串联枝上第一谐振器1002-1并联的第三谐振器1002-3组成。在加工过程中，在并联枝上第二谐振器1002-2和串联枝上第三谐振器1002-3上添加一层频率调谐层，使得fs1001-2等于或接近fs1001-3，fp1001-2等于或接近fp1001-3，并且fs1001-2小于fs1001-1，fp1001-2于fp1001-1。
通用梯形结构声波带通滤波器单元1003包括放置在串联枝上的第一串联谐振器1003-1，它串联谐振频率为fs1003-1，并联谐振频率为fp1003-1；放置在并联枝上的第一并联谐振器1003-2，它的串联谐振频率为fs1003-2，并联谐振频率为fp1003-2。通用梯形结构声波带通滤波器单元1003是现有技术，此处不再赘述。
所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元1001、第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元1002和通用梯形结构声波带通滤波器单元1003的谐振器可以是FBAR或SMR或SAW。
根据带通滤波器的具体性能指标要求，构成梯形结构声波窄带带通滤波器的第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元1001、第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元1002和通用梯形结构声波带通滤波器单元1003顺序依次级联排列，或者将第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元1001放在中间，左右两边分别为第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元1002和通用梯形结构声波带通滤波器单元1003。
根据带通滤波器的具体性能指标要求，梯形结构声波带通滤波器可以由若干级第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元1001和若干级第二梯形结构声波带通滤波器单元1002以及若干级通用梯形结构声波带通滤波器单元1003组成，其级联顺序根据带通滤波器的性能指标具体要求需要调整变化。
综上所述，本发明通过在串联枝上并联具有频率调谐层的第三谐振器或者在并联枝上串联第五谐振器，将通用梯形结构声波带通滤波器的两个凹点变为窄带声波带通滤波器的三个凹点，在不降低谐振器的机电耦合系数和不增加滤波器通带内的插入损耗的前提下，极大地缩小通带滤波器的通带带宽，并且有效地提高滚降特性和滤波器的带外抑制性能。另外，本发明在滤波器加工制作过程中，不增加加工工艺步骤和制造成本，仅通过谐振器电极的连接实现窄带滤波。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本技术领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种梯形结构声波窄带带通滤波器，其特征在于，包括第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和/或第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元；
所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元包括：
连接在串联枝上的第一谐振器；
连接在并联枝上的第二谐振器；以及
位于所述串联枝上且与所述第一谐振器并联的第三谐振器；
其中，第二谐振器的串联谐振频率小于第一谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率小于第一谐振器的并联谐振频率；第三谐振器的串联谐振频率等于或接近第二谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率等于或接近第二谐振器的并联谐振频率；
所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元包括：
连接在串联枝上的第四谐振器；
连接在并联枝上的第五谐振器；以及
位于所述并联枝上且与所述第五谐振器串联的第六谐振器；
其中，第五谐振器的串联谐振频率小于第四谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率小于第四谐振器的并联谐振频率；第六谐振器的串联谐振频率等于或接近第四谐振器的串联谐振频率，其并联谐振频率等于或接近第四谐振器的并联谐振频率。
2.根据权利要求1所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元级联。
3.根据权利要求1所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，还包括通用梯形结构声波带通滤波器单元，其中所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述通用梯形结构声波带通滤波器单元级联。
4.根据权利要求1所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，还包括通用梯形结构声波带通滤波器单元，其中所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述通用梯形结构声波带通滤波器单元级联。
5.根据权利要求1所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，还包括通用梯形结构声波带通滤波器单元，其中所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元、所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元和所述通用梯形结构声波带通滤波器单元级联。
6.根据权利要求2或3或5所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，所述第二谐振器及第三谐振器分别增加一层频率调谐层，用于通过调整第二谐振器及第三谐振器谐振频率来缩小所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元的通带带宽。
7.根据权利要求2或4或5所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，所述第五谐振器增加一层频率调谐层，用于通过调整第五谐振器谐振频率来缩小所述第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元的通带带宽。
8.根据权利要求1所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，所述第一梯形结构声波窄带带通滤波器单元或第二梯形结构声波窄带带通滤波器单元的串联枝的两端为该滤波器单元的输入端或者输出端，其并联枝的一端接地另一端为该滤波器单元的输入端或者输出端。
9.根据权利要求1所述的声波窄带带通滤波器，其特征在于，所述第一谐振器至第六谐振器分别是薄膜体声波谐振器或固态装配谐振器或表面声波谐振器。
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