CN105306005B - 高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器 - Google Patents
高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳内的芯片，所述芯片上设有声表面横波谐振滤波器，所述声表面横波谐振滤波器至少为两组，所有声表面横波谐振滤波器首尾连接。每组声表面横波谐振滤波器的中间短路栅的指条宽度小于叉指换能器的指条宽度。本发明谐振滤波器带外抑制大大提高，改善了带外抑制性能，在高频工作时满足了高带外抑制的要求。至少两组连接方式可是沿着声波传播方向设置，也可是平行设置，并且相隔一定距离，这样可以降低器件空间占用。
Description
技术领域
本发明涉及声表面波器件，尤其是一种高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，适合频率在2GHz以上的高频窄带信号处理系统应用，属于声表面波器件技术领域。
背景技术
声表面波滤波器已经广泛应用于移动通信、信号处理系统中。其工作频率越高，用于激励声表面波信号的叉指换能器的指条宽度就越窄。在美国专利US 4965479中，揭示了一种声表面横波谐振器，包含石英基片和置于换能器之间的中间短路栅结构。
压电石英基片上激励的声表面横波，在相同工艺条件下，具有比瑞利型声表面波高1.6倍的声速，其在压电石英基片上的声速可达5000m/s左右，因此，更适应制作高频波段器件。声表面横波谐振滤波器是在声表面横波谐振器的基础上，开发出来的窄带高带外抑制谐振滤波器，与谐振器相比，不单要求频率、带宽、损耗等性能，作为滤波器使用，还要求通带以外的抑制性能。声表面横波谐振由于受到其拓扑结构的限制，其带外抑制有限，不能满足高带外抑制性能要求。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器。本谐振滤波器带外抑制大大提高，改善了带外抑制性能，在高频工作时满足了高带外抑制的要求。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳内的芯片，所述芯片上设有声表面横波谐振滤波器，其特征在于：所述声表面横波谐振滤波器为两组，每组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅，中间短路栅位于两叉指换能器之间，两反射器分别位于两叉指换能器外侧；两组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即其中一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与另一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接。
其中，中间短路栅的指条宽度小于叉指换能器的指条宽度；两组声表面横波谐振滤波器沿着声传播方向设置，并相隔一定距离；或是平行设置，并相隔一定距离。
高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳内的芯片，所述芯片上设有声表面横波谐振滤波器，其特征在于：所述声表面横波谐振滤波器为两组，其中A组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅，中间短路栅位于两叉指换能器之间，两反射器分别位于两叉指换能器外侧；
B组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、三叉指换能器和两中间短路栅并按反射器、叉指换能器、中间短路栅、叉指换能器、中间短路栅、叉指换能器、反射器方式间隔布置；其中居中的叉指换能器作为B组声表面横波谐振滤波器的输入/输出换能器，两侧的叉指换能器通过信号线连接在一起作为B组声表面横波谐振滤波器的输出/输入换能器；
两组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即A组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与B组声表面横波谐振滤波器的输出换能器或者输入换能器连接。
其中，中间短路栅的指条宽度小于叉指换能器的指条宽度；两组声表面横波谐振滤波器平行设置，并相隔一定距离。
高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳内的芯片，所述芯片上设有声表面横波谐振滤波器，其特征在于：所述声表面横波谐振滤波器为三组，每组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅，中间短路栅位于两叉指换能器之间，两反射器分别位于两叉指换能器外侧；三组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即第一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与第二组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接，第二组声表面横波谐振滤波器的另一个叉指换能器通过信号线与第三组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接。中间短路栅的指条宽度小于叉指换能器的指条宽度；其中两组声表面横波谐振滤波器沿声波传播方向连接且相隔一定距离，第三组声表面横波谐振滤波器与前面两组平行连接，且相隔一定距离；或者三组声表面横波谐振滤波器彼此平行连接，且相隔一定距离。
每组声表面横波谐振滤波器的输入信号端和输出信号端分别位于不同的叉指换能器上。
每个中间短路栅与叉指换能器的链接方式可是相同端的，也可是不同端的。
所有声表面横波谐振滤波器封装在同一种类型的表面贴装外壳内，图形面朝上，用引线与表面贴装外壳连接。
所述压电基片材料为弱压电材料，如石英基片。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用中间短路栅结构的表面横波模式，激励出的声表面横波波速度高出瑞利型声表面波波速的1.6倍，特别适合高频器件。本发明至少有两组中间短路栅，中间短路栅与叉指换能器的连接方式，可是相同端的，也可是不同端。
2、至少两组连接方式可是沿着声波传播方向设置，也可是平行设置，并且相隔一定距离，这样可以降低器件空间占用。
3、本发明与声表面横波谐振滤波器相比，不改变频率温度特性，其通带频率带宽、工作频率等性质几乎不变，但带外抑制性能得到提高。
4、本发明与声表面横波谐振滤波器相比，采用相同的压电石英材料，相同的制作工艺，而带外抑制性能提高。
5、本发明采用表面贴装外壳封装，减少了尺寸。
附图说明
图1为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器芯片实施例1拓扑结构图，其连接方式为平行于声表面横波传播方向，其中（a）、(b)、(c)、(d) 分别为四种不同拓扑结构。
图2为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器芯片实施例2拓扑结构图，其连接方式为沿着声表面横波传播方向，并相隔一定距离，其中（a）、(b)、(c)、(d)分别为四种不同拓扑结构。
图3为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器芯片实施例3拓扑结构图，由三组换能器和两组中间短路栅组成的谐振滤波器，与另一组谐振滤波器平行连接，并相隔一定距离，其中（a）、(b)、(c)、(d) 分别为四种不同拓扑结构。
图4为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器芯片实施例4拓扑结构图，其三组谐振滤波器平行连接，并相隔一定距离。
图5为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器芯片实施例5拓扑结构图，其三组中的两组谐振滤波器沿声传播方向设置，再与第三组谐振滤波器平行设置，并相隔一定距离。
图6为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例1结构示意图。
图7为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例2结构示意图。
图8为本发明图1和图2结构的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器性能图。
图9为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例4结构示意图。
图10为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例5结构示意图。
图11为本发明图9和图10结构的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器性能图。
图12为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例3结构示意图。
图13为本发明图12结构的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器性能图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳21内的芯片1，所述芯片1上设有谐振滤波器，谐振滤波器包括压电石英基片10和设置在压电石英基片10上的反射器、换能器、中间短路栅，反射器分别位于不同换能器的外侧，中间短路栅的指条宽度小于换能器的指条宽度并分布在换能器之间。换能器设有接地端和信号端，谐振滤波器的输入信号端和输出信号端分别与外壳的独立点焊岛连接。
本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器涉及到的结构有多种，主要在于谐振滤波器的数量、结构及之间的排列方式。下面分别介绍。
一、谐振滤波器为结构相同的两组，且每组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅，两组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即其中一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与另一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接。两组谐振滤波器沿着声传播方向设置，即图2所示，其中（a）、(b)、(c)、(d) 分别为四种不同拓扑结构。或者平行于声传播方向连接，并相隔一定距离，即图1所示，其中（a）、(b)、(c)、(d) 分别为四种不同拓扑结构。其中图1、2中（a）、（b）、（c）、（d）的区别在于中间短路栅与换能器之间的连接方式不同。
每个中间短路栅与换能器的连接方式可是同端的，也可是不同端。
二、谐振滤波器为结构不同的两组， 其中A组包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅；B组包含设置在压电基片上的两反射器、三叉指换能器和两中间短路栅并按反射器、叉指换能器、中间短路栅、叉指换能器、中间短路栅、叉指换能器、反射器方式间隔布置；其中居中的叉指换能器作为B组声表面横波谐振滤波器的输入/输出换能器，两侧的叉指换能器通过信号线连接在一起作为B组声表面横波谐振滤波器的输出/输入换能器；两组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即A组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与B组声表面横波谐振滤波器的输出换能器或者输入换能器连接。
两组谐振滤波器平行设置，见图3所示的各结构。此时，两组谐振滤波器之间间隔一定距离，其中（a）、(b)、(c)、(d) 分别为四种不同拓扑结构。
三、谐振滤波器为结构相同的三组，每组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅。三组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即第一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与第二组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接，第二组声表面横波谐振滤波器的另一个叉指换能器通过信号线与第三组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接。
三组谐振滤波器彼此平行设置并相隔一定距离，如图4所示。或是三组结构中的两组谐振滤波器沿着声波传播方向设置，第三组再与之平行并相隔一定距离，如图5所示。
所述芯片结构装入相同表面贴装外壳内，芯片图形面朝上，采用引线与外壳连接。芯片的输入信号端、输出信号端分别与表面贴装外壳镀金不同的独立点焊岛连接，芯片的接地端与表面贴装外壳的底板连接，形成大面积共地，提高带外抑制性能。
所述引线（包括接地引线和信号引线）为同一材质，其材质可为铝或者金。所有引线可为双引线，也可是单引线。
压电基片为弱压电材料，如石英基片。
本发明采用两组以上具有中间短路栅的表面横波结构，声表面横波模式如US4965479中所述的双换能器模式，中间短路栅的指条带宽小于叉指换能器指条宽度，激励速度可达5000米/秒的表面横波，比瑞利型声表面波高1.6倍，特别适合高频波段工作。至少两组拓扑结构的谐振滤波器，带外抑制性能得到提高。其接地引线直接连接在表面贴装外壳的镀金底板上，形成大面积公共接地，进一步改善带外抑制性能，满足了谐振滤波器高带外抑制的要求。
本发明图中标号对应关系如下：芯片1；压电石英基片10；反射器101、105、106、110；201、205、206、210；301、307、308、312；401、405、406、410、411、415；501、505、506、510、511、515；换能器102、104、107、109；202、204、207、209；302、304、306、309、311；402、404、407、409、412、414；502、504、507、509、512、514；中间短路栅103、108；203、208；303、305、310；403、408、413；503、508、513；信号连接线120、122、124；输入信号线201；输出信号线202。
其中图1、图2和图3中（a）、（b）、（c）、（d）各自的区别在于中间短路栅与叉指换能器之间的连接方式不同。
图6为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例1结构示意图。
图7为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例2结构示意图。
图8为本发明图1和图2结构的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器性能图。
图9为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例4结构示意图。
图10为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例5结构示意图。
图11为本发明图9和图10结构的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器性能图。
图12为本发明高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器（包括芯片和表面贴装外壳）实施例3结构示意图。
图13为本发明图12结构的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器性能图。
本发明首次采用两组以上拓扑结构的声表面横波谐振滤波器，在高频波段时，具有高的带外抑制性能。采用表面贴装外壳，图形面朝上，输入信号和输出信号通过引线与表面贴装外壳连接。谐振滤波器的通带性能，如压电石英基片材料、器件频率、带宽等特性基本不变，谐振滤波器的带外抑制性能大大提高。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (5)
1.高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳内的芯片，所述芯片上设有声表面横波谐振滤波器，其特征在于：所述声表面横波谐振滤波器为两组，其中A组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅，中间短路栅位于两叉指换能器之间，两反射器分别位于两叉指换能器外侧；
B组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、三叉指换能器和两中间短路栅并按反射器、叉指换能器、中间短路栅、叉指换能器、中间短路栅、叉指换能器、反射器方式间隔布置；其中居中的叉指换能器作为B组声表面横波谐振滤波器的输入/输出换能器，两侧的叉指换能器通过信号线连接在一起作为B组声表面横波谐振滤波器的输出/输入换能器；
两组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即A组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与B组声表面横波谐振滤波器的输出换能器或者输入换能器连接；
中间短路栅的指条宽度小于叉指换能器的指条宽度；两组声表面横波谐振滤波器平行设置，并相隔一定距离；
所有声表面横波谐振滤波器封装在同一种类型的表面贴装外壳内，图形面朝上，用引线与表面贴装外壳连接；芯片的输入信号端、输出信号端分别与表面贴装外壳镀金不同的独立点焊岛连接，芯片的接地端与表面贴装外壳的底板连接以形成大面积共地。
2.高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，包括封装在表面贴装外壳内的芯片，所述芯片上设有声表面横波谐振滤波器，其特征在于：所述声表面横波谐振滤波器为三组，每组声表面横波谐振滤波器包含设置在压电基片上的两反射器、两叉指换能器和中间短路栅，中间短路栅位于两叉指换能器之间，两反射器分别位于两叉指换能器外侧；三组声表面横波谐振滤波器首尾连接，即第一组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器通过信号线与第二组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接，第二组声表面横波谐振滤波器的另一个叉指换能器通过信号线与第三组声表面横波谐振滤波器的一个叉指换能器连接；
中间短路栅的指条宽度小于叉指换能器的指条宽度；其中两组声表面横波谐振滤波器沿声波传播方向连接且相隔一定距离，第三组声表面横波谐振滤波器与前面两组平行连接，且相隔一定距离；或者三组声表面横波谐振滤波器彼此平行连接，且相隔一定距离；
所有声表面横波谐振滤波器封装在同一种类型的表面贴装外壳内，图形面朝上，用引线与表面贴装外壳连接；芯片的输入信号端、输出信号端分别与表面贴装外壳镀金不同的独立点焊岛连接，芯片的接地端与表面贴装外壳的底板连接以形成大面积共地。
3.根据权利要求1或2任一所述的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，其特征在于：每组声表面横波谐振滤波器的输入信号端和输出信号端分别位于不同的叉指换能器上。
4.根据权利要求1或2任一所述的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，其特征在于：每个中间短路栅与叉指换能器的链接方式可是相同端的，也可是不同端的。
5.根据权利要求1或2任一所述的高带外抑制高频表面贴装声表面横波谐振滤波器，其特征在于：所述压电基片材料为弱压电材料，如石英基片。
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