CN108390660A - 滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种滤波器，所述滤波器包括串联单元；及分路单元，设置在所述串联单元与地之间。所述分路单元包括选择性地操作的分路谐振器，所述分路谐振器中的每个包括薄膜体声波谐振器。

Description

滤波器
本申请要求于2017年2月3日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0015813号和于2017年5月26日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0065524号韩国专利申请的优先权的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
本公开涉及一种滤波器。
背景技术
根据移动通信装置、化学和生物装置的快速发展，对这样的装置中使用的小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器等的需求也已经增加。
薄膜体声波谐振器(FBAR)已被用作用于实现这样的小且轻的滤波器、振荡器、谐振元件、声波谐振质量传感器的元件。这样的FBAR可以以最低成本量产，以具有超小的尺寸。此外，FBAR可以具有高品质因数(Q)值(滤波器的主要特性)。FBAR可以在允许使用个人通信系统(PCS)和数字无线系统(DCS)的特定频带的微波频带中使用。
近来，由于无线终端已经实现为具有支持在多个频带内通信的能力，因此在无线终端中已经使用控制多个频带的多个滤波器。然而，当控制多个频带的滤波器的数量根据频带的数量的增加而增加时，信号处理过程变得复杂，同时滤波器模块的制造成本和尺寸会增加。
发明内容
提供本发明内容以按照简化形式介绍选择的构思，以下在具体实施方式中进一步描述所述选择的构思。本发明内容并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总体方面，一种滤波器包括：串联单元；及分路单元，设置在所述串联单元与地之间。所述分路单元包括选择性地操作的分路谐振器，所述分路谐振器中的每个包括薄膜体声波谐振器。
所述分路单元可包括具有彼此不同的反谐振频率的第一分路谐振器和第二分路谐振器。
所述滤波器的频带可基于所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器的选择性操作而改变。
所述频带的下限频率可基于所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器的所述选择性操作而改变。
所述第一分路谐振器的反谐振频率可高于所述第二分路谐振器的反谐振频率，并且在一个选择性操作状态下，所述第一分路谐振器的频带可比所述第二分路谐振器的频带窄。
所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器可彼此并联连接。
所述分路单元还包括：第一开关，串联连接到所述第一分路谐振器；及第二开关，串联连接到所述第二分路谐振器。
所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器可基于所述第一开关和所述第二开关的开关操作而选择性地操作。
所述第一分路谐振器、所述第二分路谐振器、所述第一开关和所述第二开关可形成在单个芯片中。
在另一总体方面，一种滤波器包括：串联单元；及分路单元，设置在所述串联单元与地之间。所述分路单元包括分路谐振器和设置在所述分路谐振器与地之间的晶体管。所述滤波器的频带基于所述晶体管的接通操作和断开操作而改变。
在接通操作状态下，所述晶体管可等效于电阻器，在断开操作状态下，所述晶体管可等效于电容器。
所述分路单元的反谐振频率可基于所述晶体管的所述接通操作和所述断开操作而改变。
所述频带的下限频率可基于所述分路单元的所述反谐振频率的所述改变而改变。
在所述晶体管的所述断开操作期间所述分路单元的所述反谐振频率可高于在所述晶体管的所述接通操作期间所述分路单元的所述反谐振频率。
在所述晶体管的所述断开操作期间的所述频带可比在所述晶体管的所述接通操作期间的所述频带窄。
从以下详细描述、附图和权利要求中，其他特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1A是示出通信频带的发送频带和接收频带的频率的表格的示例。
图1B示出了滤波器模块和滤波器模块所支持的通信频带的示例。
图2示出了本公开中的滤波器模块的示例所支持的通信频带。
图3示出了滤波器模块的示例。
图4示出了滤波器模块的模式的示例。
图5示出了滤波器模块的另一示例。
图6示出了滤波器模块的另一示例。
图7示出了滤波器模块的另一示例。
图8A和图8B示出了改变图3中的示例的上限频率的方式的示例。
图9A至图9C示出了改变图3中的示例的上限频率的方式的另一组示例。
图10A和图10B示出了改变图3的下限频率的方式的示例。
图11A和图11B示出了改变图3的下限频率的方式的另一示例。
图12A和图12B示出了根据图3的另一示例的改变下限频率的方式的另一示例。
图13是示出将滤波器模块与开关连接到彼此的方式的示例的示意图。
图14是示出根据本公开中的示例的滤波器模块的截面图。
具体实施方式
提供以下具体实施方式，以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解了本申请的公开内容后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种变化、变型及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作顺序仅仅是示例，且不限于在此所阐述的示例，而是除了必须按照特定顺序发生的操作外，可在理解了本申请的公开内容后做出将是显而易见的变化。此外，为了增加清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式被实施，而不应被解释为受在此描述的示例所限制。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅用于示出在理解本申请的公开内容后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，当元件(诸如层、区域或基板)被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。
如在此使用的术语“和/或”包括相关所列项中的任意一个和任意两个或更多个的任意组合。
虽然诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语可在此用于描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中涉及到的第一构件、组件、区域、层或部分还可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了方便描述，在此可使用诸如“在……之上”、“上方”、“在……之下”以及“下方”的空间相关术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间相对术语意图除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上方”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下方”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。装置还可以以其他的方式被定位(例如，旋转90度或处于其他方位)，并将对在此使用的空间相关术语做出相应的解释。
在此使用的术语仅是为了描述各种示例，而不被用来限制本公开。除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式也意图包含复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”指定存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或其组合。
由于制造技术和/或公差，可发生附图中所示出的形状的变化。因此，在此描述的示例并不限于附图中示出的特定的形状，而是包括制造期间发生的形状上的变化。
在此描述的示例的特征可以以如在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的，其他构造是可行的。
图1A是被提供以示出通信频带的发送频带和接收频带的频率的表格的示例。图1B示出了滤波器模块和滤波器模块所支持的通信频带的示例。
图1A示出的通信频带是长期演进(LTE)通信频带的通信频带，通信频带B1至B25、B65和B66包括作为上行链路频带的发送频带Tx和作为下行链路频带的接收频带Rx。
参照图1B，滤波器模块包括控制滤波器模块所支持的通信频带的发送频带和接收频带的多个滤波器。
当滤波器模块支持通信频带B1、B2、B3、B4和B25时，多个滤波器控制通信频带B1_Tx、B1_Rx、B2_Tx、B2_Rx、B3_Tx、B3_Rx、B4_Tx、B4_Rx、B25_Tx和B25_Rx，以发送和接收射频信号。
当多个滤波器包括六个滤波器F1至F6并被用于控制10个发送频带和接收频带时，六个滤波器F1至F6中的一些被用于控制带宽部分地重叠的两个频带。
参照图1B，滤波器F1控制通信频带B3_Tx和B4_Tx，滤波器F2控制通信频带B3_Rx，滤波器F3控制通信频带B1_Tx，滤波器F4控制通信频带B1_Rx和B4_Rx。此外，滤波器F5控制通信频带B2_Tx和B25_Tx，滤波器F6控制通信频带B2_Rx和B25_Rx。作为示例，滤波器F1、F2、F3和F4可以构成四工器，滤波器F5和F6可以构成双工器。
图1B的滤波器模块支持比滤波器模块中包括的滤波器的数量多的数量的通信频带。然而，一个滤波器模块需要控制更多数量的通信频带，以减小在小型化的无线终端中由滤波器模块占据的尺寸和空间。
图2示出了本公开中的滤波器模块所支持的通信频带的示例。
参照图2，当滤波器模块支持通信频带B1、B2、B3、B4、B25和B66时，滤波器模块中使用的多个滤波器可以控制通信频带B1_Tx、B1_Rx、B2_Tx、B2_Rx、B3_Tx、B3_Rx、B4_Tx、B4_Rx、B25_Tx、B25_Rx、B66_Tx和B66_Rx。
参照图1A和图2，通信频带B3_Tx、B4_Tx和B66_Tx的带宽彼此部分地重叠；通信频带B3_Rx、B25_Tx和B2_Tx的带宽彼此部分地重叠；通信频带B1_Tx、B25_Rx和B2_Rx的带宽彼此部分地重叠；通信频带B1_Rx、B4_Rx和B66_Rx的带宽彼此部分地重叠。
根据本公开中的示例的滤波器模块包括多个滤波器，至少一个滤波器控制具有重叠带宽的频带，从而减小滤波器模块的尺寸和制造成本。
图3是被提供以示出根据本公开中的示例的滤波器模块的示图。
根据本公开中的示例，在滤波器模块中使用的多个滤波器中的至少一个控制其带宽彼此部分地重叠的至少两个通信频带。
参照图1A和图3，滤波器模块包括多个滤波器F1、F2、F3和F4。多个滤波器F1、F2、F3和F4可以构成四工器和双工器中的一种。
当滤波器模块包括四个滤波器F1、F2、F3和F4时，滤波器F1控制其带宽彼此部分地重叠的通信频带B3_Tx、B4_Tx和B66_Tx。滤波器F2控制带宽部分地重叠的通信频带B3_Rx、B25_Tx和B2_Tx。滤波器F3控制带宽部分地重叠的通信频带B1_Tx、B25_Rx和B2_Rx。滤波器F4控制带宽部分地重叠的通信频带B1_Rx、B4_Rx和B66_Rx。当四个滤波器F1至F4控制带宽如图3所示彼此重叠的频带时，可以减少控制频带的滤波器的数量。
根据本公开中的示例，滤波器模块中的至少一个滤波器控制的至少两个通信频带具有不同的上限频率和下限频率。作为示例，滤波器F2控制通信频带B3_Rx、通信频带B2_Tx和通信频带B25_Tx，通信频带B3_Rx具有1805MHz的下限频率和1880MHz的上限频率；通信频带B2_Tx具有1850MHz的下限频率和1910MHz的上限频率；通信频带B25_Tx具有1850MHz的下限频率和1915MHz的上限频率。此外，滤波器F3控制通信频带B1_Tx、通信频带B2_Rx和通信频带B25_Rx，通信频带B1_Tx具有1920MHz的下限频率和1980MHz的上限频率；通信频带B2_Rx具有1930MHz的下限频率和1990MHz的上限频率；通信频带B25_Rx具有1930MHz的下限频率和1995MHz的上限频率。
参照图1A、图2和图3，滤波器F2所支持的1805MHz至1915MHz的频带与滤波器F3所支持的1920MHz至1995MHz的频带之间的间隔相对的窄(大约5MHz)。因此，当滤波器F2和滤波器F3按原样使用分配给它们的频带时，存在如下风险：将在发送到滤波器F2和由滤波器F2接收的射频信号以及在发送到滤波器F3和由滤波器F3接收的射频信号中产生干扰。
在根据本公开中的示例的滤波器模块中，当支持相邻频带的不同滤波器的频带之间具有1MHz至10MHz的差异时，不同滤波器的频带根据模式而改变，以防止在发送到滤波器的射频信号和由滤波器接收的射频信号中产生干扰。
作为示例，滤波器F2在1880MHz至1915MHz的范围内调节上限频率，以改变其分配的频带，滤波器F3在1920MHz至1930MHz的范围内调节下限频率，以改变其分配的频带。
图4是被提供以示出根据本公开中的示例的滤波器模块的不同模式的示图。
参照图4，滤波器模块以第一模式Mode 1和第二模式Mode 2来操作。分配给滤波器F1和滤波器F4的带宽是固定的，分配给滤波器F2和滤波器F3的带宽可被调节，以避免射频信号的干扰而与模式无关。作为示例，滤波器F2的上限频率被改变以调节滤波器F2的带宽，滤波器F3的下限频率被改变以调节滤波器F3的带宽。这里，当滤波器F2的上限频率增大时，使得滤波器F2的带宽增大，当滤波器F3的下限频率增大时，使得滤波器F3的带宽减小。此外，当滤波器F2的上限频率减小时，使得滤波器F2的带宽减小，当滤波器F3的下限频率减小时，使得滤波器F3的带宽增大。
详细地说，滤波器F2的上限频率增大，以使滤波器F2以第一模式Mode1控制通信频带B3_Rx、B25_Tx和B2_Tx，从而使滤波器F2的带宽增大。滤波器F2的上限频率减小，以使滤波器F2以第二模式Mode 2控制通信频带B3_Rx，从而使滤波器F2的带宽减小。
此外，滤波器F3的下限频率增大，以使滤波器F3以第一模式Mode 1控制通信频带B25_Rx和B2_Rx，从而使滤波器F3的带宽减小。滤波器F3的下限频率减小，以使滤波器F3以第二模式Mode 2控制通信频带B1_Tx、B25_Rx和B2_Rx，从而使滤波器F3的带宽增大。
图5是被提供以示出根据本公开中的另一示例的滤波器模块的示图。由于图5的滤波器模块与图3的滤波器模块类似，因此将省略相同或重复的内容的描述，将主要描述与图3的滤波器模块的内容不同的内容。
参照图5，滤波器模块包括多个滤波器F1、F2'、F2”、F3和F4。多个滤波器F1、F2'、F2”、F3和F4可以构成四工器和双工器中的一种。当滤波器模块包括五个滤波器F1、F2'、F2”、F3和F4时，滤波器F1控制通信频带B3_Tx、B4_Tx和B66_Tx；滤波器F2'控制通信频带B3_Rx；滤波器F2”控制通信频带B25_Tx和B2_Tx；滤波器F3控制通信频带B1_Tx、B25_Rx和B2_Rx；滤波器F4可以控制通信频带B1_Rx、B4_Rx和B66_Rx。
将图3和图5彼此进行比较，在图5的滤波器模块中，将控制通信频带B3_Rx、B25_Tx和B2_Tx的滤波器分成两个滤波器，使得滤波器F2'和F2”容易制造。这里，滤波器F2'和F2”以不同的模式来操作，从而避免滤波器F2'和F2”所支持的频带之间的干扰。
图6是被提供以示出根据本公开中的另一示例的滤波器模块的示图。由于图6的滤波器模块与图3的滤波器模块类似，因此将省略相同或重复的内容的描述，将主要描述与图3的滤波器模块的内容不同的内容。
参照图6，滤波器模块包括多个滤波器F1、F2、F3'、F3”和F4。多个滤波器F1、F2、F3'、F3”和F4可以构成四工器和双工器中的一种。当滤波器模块包括五个滤波器F1、F2、F3'、F3”和F4时，滤波器F1控制通信频带B3_Tx、B4_Tx和B66_Tx；滤波器F2控制通信频带B3_Rx、B25_Tx和B2_Tx；滤波器F3'控制通信频带B1_Tx；滤波器F3”控制通信频带B25_Rx和B2_Rx；滤波器F4控制通信频带B1_Rx、B4_Rx和B66_Rx。
将图3和图6彼此进行比较，在图6的滤波器模块中，将控制通信频带B1_Tx、B25_Rx和B2_Rx的滤波器分成两个滤波器，使得滤波器F3'和F3”容易制造。这里，滤波器F3'和F3”以不同的模式来操作，从而避免滤波器F3'和F3”所支持的频带之间的干扰。
图7是被提供以示出根据本公开中的另一示例的滤波器模块的示图。由于图7的滤波器模块与图3的滤波器模块类似，因此将省略相同或重复的内容的描述，将主要描述与图3的滤波器模块的内容不同的内容。
参照图7，滤波器模块包括多个滤波器F1、F2'、F2”、F3'、F3”和F4。多个滤波器F1、F2'、F2”、F3'、F3”和F4可以构成四工器和双工器中的一种。当滤波器模块包括六个滤波器F1、F2'、F2”、F3'、F3”和F4时，滤波器F1控制通信频带B3_Tx、B4_Tx和B66_Tx；滤波器F2'控制通信频带B3_Rx；滤波器F2”控制通信频带B25_Tx和B2_Tx；滤波器F3'控制通信频带B1_Tx；滤波器F3”控制通信频带B25_Rx和B2_Rx；滤波器F4控制通信频带B1_Rx、B4_Rx和B66_Rx。
将图3和图7彼此进行比较，在图7的滤波器模块中，将控制通信频带B3_Rx、B25_Tx和B2_Tx的滤波器分成两个滤波器，使得滤波器F2'和F2”容易制造。在图7的滤波器模块中，将控制通信频带B1_Tx、B25_Rx和B2_Rx的滤波器分成两个滤波器，使得滤波器F3'和F3”容易制造。
滤波器F2'和F2”以不同的模式来操作，从而避免滤波器F2'和F2”所支持的频带之间的干扰。滤波器F3'和F3”以不同的模式来操作，从而避免滤波器F3'和F3”所支持的频带之间的干扰。
图8A和图8B是被提供以示出根据图3的示例的改变上限频率的方式的示图。图8A是示出图3的滤波器F2的电路图，图8B是示出滤波器F2的频带的变化的曲线图。
参照图8A，根据本公开中的示例的滤波器F2包括多个谐振器。这里，多个谐振器中的每个可以包括薄膜体声波谐振器(FBAR)。
滤波器F2包括至少一个串联单元10以及设置在至少一个串联单元10与地之间的至少一个分路单元20。滤波器F2以图8A中示出的梯型滤波器结构来形成，或者可以以格型滤波器结构来形成。
至少一个串联单元10设置在输入信号输入到其的信号输入端子RFin与输出信号从其输出的信号输出端子RFout之间。至少一个分路单元20设置在地与位于串联单元10和信号输出端子RFout之间的连接节点之间，或者设置在地与位于串联单元10和信号输入端子RFin之间的连接节点之间。
如在此使用的，串联单元是指包括开关、串联谐振器和晶体管中的任意一者或任意组合或者任意两者或更多者的组件的集合。分路单元是指开关、分路谐振器、电感器和晶体管中的任意一者或任意组合或者任意两者或更多者的组件的集合。
图8A中示出了滤波器F2包括一个串联单元10和一个分路单元20的情况，但也可以是多个串联单元10和分路单元20。当滤波器F2包括多个串联单元10和多个分路单元20时，多个串联单元10彼此串联连接，分路单元20设置在地与位于彼此串联连接的串联单元10之间的节点之间。分路单元20包括至少一个分路谐振器Sh，并且还可包括设置在分路谐振器Sh与地之间的微调电感器(trimming inductor)L。
至少一个串联单元10包括第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2。第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2可被选择性地操作。第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2通过第一开关SW1和第二开关SW2彼此并联连接。具体而言，第一串联谐振器S1和第一开关SW1彼此串联连接，第二串联谐振器S2和第二开关SW2彼此串联连接。彼此串联连接的第一串联谐振器S1和第一开关SW1以及彼此串联连接的第二串联谐振器S2和第二开关SW2可以彼此并联连接。第一串联谐振器S1、第二串联谐振器S2、第一开关SW1和第二开关SW2可被制造为单个芯片。
第一开关SW1和第二开关SW2可在不同的模式下切换。作为示例，在第一模式Mode1下，第一开关SW1接通，第二开关SW2断开。在第二模式Mode 2下，第一开关SW1断开，第二开关SW2接通。
第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2具有不同的谐振频率和反谐振频率。作为示例，在第一模式Mode 1下操作的第一串联谐振器S1的谐振频率高于在第二模式Mode 2下操作的第二串联谐振器S2的谐振频率。因此，参照图8B，在第一模式Mode 1下，滤波器F2的上限频率通过第一串联谐振器S1来增大，使得滤波器F2的带宽增大，在第二模式Mode 2下，滤波器F2的上限频率通过第二串联谐振器S2来减小，使得滤波器F2的带宽减小。
图9A至图9C示出了改变图3中的示例的上限频率的方式的另一组示例。
图9A和图9B是示出根据本示例的前端模块的电路图，图9C示出根据本示例的滤波器F2的频带的变化的曲线图。
参照图9A和图9B，根据本示例的前端模块1000包括天线1100、滤波器模块1200、陷波滤波器1300、开关1400和射频(RF)集成电路(IC)1500。滤波器模块1200的多个滤波器F1、F2、F3和F4与图3的滤波器模块的那些滤波器对应。滤波器模块1200的多个滤波器F1、F2、F3和F4以及陷波滤波器1300用薄膜体声波谐振器(FBAR)来制造。在这种情况下，滤波器模块1200、陷波滤波器1300和开关1400可被制造为单个芯片。
天线1100发送和接收RF信号。滤波器模块1200执行滤波器操作，以使通过天线1100接收的RF信号或者通过RF IC 1500发送和接收的RF信号中的特定频带中的频率分量通过或被去除。滤波器模块1200对应于图3的滤波器模块，并且包括多个滤波器F1、F2、F3和F4。
滤波器模块1200的滤波器F2基于模式来选择性地连接到陷波滤波器1300。因此，陷波滤波器1300被选择性地操作。陷波滤波器1300设置在滤波器模块1200与RF IC 1500之间，或者可以设置在滤波器模块1200与天线1100之间，并且可以根据模式来选择性地连接到滤波器F2。
参照图9A，彼此串联连接的陷波滤波器1300和开关1400设置在滤波器模块1200与RF IC 1500之间。开关1400为三端子开关，所述三端子开关的第一端子连接到滤波器模块1200，所述三端子开关的第二端子连接到RF IC 1500，所述三端子开关的第三端子连接到陷波滤波器1300。开关1400的第一端子连接到开关1400的第二端子和第三端子中的一个，以将滤波器模块1200和RF IC 1500彼此连接或者将滤波器模块1200和陷波滤波器1300彼此连接。
开关1400在第一模式Mode 1下将滤波器模块1200的滤波器F2和RF IC 1500直接连接到彼此，并且在第二模式Mode 2下通过陷波滤波器1300将滤波器模块1200的滤波器F2和RF IC 1500彼此连接。
参照图9B，彼此并联连接的陷波滤波器1300和开关1402设置在滤波器模块1200与天线1100之间。开关1402在第一模式Mode 1下接通以将滤波器模块1200的滤波器F2和天线1100直接连接到彼此，并且在第二模式Mode2下断开以使滤波器模块1200的滤波器F2通过陷波滤波器1300连接到天线1100。
参照图9C，当在第一模式Mode 1下，根据开关1400或开关1402的开关操作，未形成RF信号的通过陷波滤波器1300的路径时，频带根据滤波器F2的固有的上限频率以及下限频率来形成。然而，当在第二模式Mode 2下，根据开关1400或开关1402的开关操作，形成RF信号的通过陷波滤波器1300的路径时，滤波器F2的上限频率通过陷波滤波器1300的频率特性来减小，使得滤波器F2的带宽减小。
图10A和图10B示出了改变图3的下限频率的方式的示例。图10A是示出图3的滤波器F3的电路图，图10B示出了滤波器F3的频带的变化的曲线图。
参照图10A，根据本公开中的示例的滤波器F3包括多个谐振器。这里，多个谐振器中的每个可以包括薄膜体声波谐振器(FBAR)。
滤波器F3包括至少一个串联单元10以及设置串联单元10与地之间的至少一个分路单元20。滤波器F3以图10A中示出的梯型滤波器结构来形成，或者可以以格型滤波器结构来形成。
至少一个串联单元10设置在输入信号输入到其的信号输入端子RFin与输出信号从其输出的信号输出端子RFout之间，至少一个分路单元20可以设置在地与位于至少一个串联单元10和信号输出端子RFout之间的连接节点之间或者设置在地与位于至少一个串联单元10和信号输入端子RFin之间的连接节点之间。
图10A中示出了滤波器F3包括一个串联单元10和一个分路单元20的情况，但也可以使用多个串联单元10和分路单元20。当滤波器F3包括多个串联单元10和多个分路单元20时，多个串联单元10可以彼此串联连接，分路单元20可以设置在地与位于彼此串联连接的串联单元10之间的节点之间。串联单元10包括至少一个串联谐振器S。
至少一个分路单元20包括第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2。第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2被选择性地操作。
第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2通过第一开关SW1和第二开关SW2彼此并联连接。具体而言，第一分路谐振器Sh1和第一开关SW1彼此串联连接，第二分路谐振器Sh2和第二开关SW2彼此串联连接。然而，彼此串联连接的第一分路谐振器Sh1和第一开关SW1以及彼此串联连接的第二分路谐振器Sh2和第二开关SW2可以彼此并联连接。彼此并联连接的第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2通过微调电感器L连接到地。图10A中示出了第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2通过一个微调电感器L连接到地的情况，但是第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2也可以通过分开的微调电感器L连接到地。
第一开关SW1和第二开关SW2在不同的模式下切换。作为示例，在第一模式Mode 1下，第一开关SW1接通，第二开关SW2断开。在第二模式Mode 2下，第一开关SW1断开，第二开关SW2接通。
第一分路谐振器Sh1和第二分路谐振器Sh2可以具有不同的谐振频率和反谐振频率。作为示例，在第一模式Mode 1下操作的第一分路谐振器Sh1的反谐振频率高于在第二模式Mode 2下操作的第二分路谐振器Sh2的反谐振频率。
因此，参照图10B，在第一模式Mode 1下，滤波器F3的下限频率通过第一分路谐振器Sh1来增大，使得滤波器F3的带宽减小。在第二模式Mode 2下，滤波器F3的下限频率通过第二分路谐振器Sh2来减小，使得滤波器F3的带宽增大。
图11A和图11B示出了改变图3的下限频率的方式的另一示例。
图11A是示出根据本公开中另一示例的滤波器F3的电路图。图11B示出了滤波器F3的频带的变化的曲线图。
滤波器F3包括多个谐振器。这里，多个谐振器中的每个可以包括薄膜体声波谐振器(FBAR)。
滤波器F3包括至少一个串联单元10以及设置在至少一个串联单元10与地之间的至少一个分路单元20。滤波器F3以图11A中示出的梯型滤波器结构来形成，或者可以以格型滤波器结构来形成。
至少一个串联单元10设置在输入信号输入到其的信号输入端子RFin与输出信号从其输出的信号输出端子RFout之间。至少一个分路单元20设置在地与位于至少一个串联单元10和信号输出端子RFout之间的连接节点之间，或者设置在地与位于至少一个串联单元10和信号输入端子RFin之间的连接节点之间。
图11A中示出了滤波器F3包括一个串联单元10和一个分路单元20的情况，但也可以使用多个串联单元10和分路单元20。当滤波器F3包括多个串联单元10和多个分路单元20时，多个串联单元10彼此串联连接，多个分路单元20设置在地与位于彼此串联连接的串联单元10之间的节点之间。串联单元10包括至少一个串联谐振器S。
分路单元20包括分路谐振器Sh和设置在分路谐振器Sh与地之间的晶体管Tr，并且还包括设置在分路谐振器Sh与晶体管Tr之间的微调电感器L。
晶体管Tr可以通过N沟道场效应晶体管和P沟道场效应晶体管中的至少一种来实现。晶体管Tr可以通过施加到晶体管Tr的栅极的栅极电压Vg来接通或断开。具体而言，晶体管Tr在第一模式Mode 1下断开，并且在第二模式Mode 2下接通。晶体管Tr在接通状态下等效于电阻器，并在断开状态下等效于电容器。
分路单元20的反谐振频率根据晶体管Tr的接通和断开操作来改变。参照图11B，当晶体管Tr在第一模式Mode 1下断开时，分路单元20的整体电容根据晶体管Tr的电容而减小，使得分路单元20的反谐振频率增大。此外，当晶体管Tr在第二模式Mode 2下接通时，分路单元20的整体电容增大，使得分路单元20的反谐振频率减小。
因此，当晶体管Tr在第一模式Mode 1下断开时，滤波器F3的下限频率增大，使得滤波器F3的带宽减小。当晶体管Tr在第二模式Mode 2下接通时，滤波器F3的下限频率减小，使得滤波器F3的带宽增大。
图12A和图12B示出了改变图3的下限频率的方式的另一示例。
图12A和图12B是示出根据本示例的前端模块的电路图。
参照图12A和图12B，前端模块1000包括天线1100、滤波器模块1200、陷波滤波器1300、开关1400和射频(RF)集成电路(IC)1500。滤波器模块1200的多个滤波器F1、F2、F3和F4与图3的滤波器模块的那些滤波器对应。滤波器模块1200的多个滤波器F1、F2、F3和F4和陷波滤波器1300可以用薄膜体声波谐振器(FBAR)来制造。在这种情况下，陷波滤波器1300和设置在滤波器模块1200与陷波滤波器1300之间的开关1400可被制造为单个芯片。
天线1100发送和接收RF信号，滤波器模块1200执行滤波器操作，以使通过天线1100接收的RF信号或者通过RF IC 1500发送和接收的RF信号中的特定频带中的分量通过或被去除。滤波器模块1200对应于图3的滤波器模块，并且包括多个滤波器F1、F2、F3和F4。
滤波器模块1200的滤波器F3基于模式来选择性地连接到陷波滤波器1300。陷波滤波器1300被选择性地操作，并被连接在滤波器F3的信号路径与地之间。陷波滤波器1300设置在滤波器模块1200与RF IC 1500之间，或者可以设置在滤波器模块1200与天线1100之间，并且可以根据模式来选择性地连接到滤波器F3。
参照图12A，陷波滤波器1300和开关1400设置在滤波器模块1200与RF IC 1500之间。这里，陷波滤波器1300连接到地，使得地电位可提供到陷波滤波器1300。开关1400为三端子开关，所述三端子开关的第一端子连接到滤波器模块1200，所述三端子开关的第二端子连接到RF IC 1500，所述三端子开关的第三端子连接到陷波滤波器1300。开关1400的第一端子将滤波器模块1200连接到开关1400的第二端子或第三端子。开关1400的第二端子连接到RF IC 1500，开关1400的第三端子通过陷波滤波器1300连接到RF IC 1500。
开关1400在第二模式Mode 2下将滤波器模块1200的滤波器F3和RF IC 1500直接连接到彼此，并且在第一模式Mode 1下通过陷波滤波器1300将滤波器模块1200的滤波器F3和RF IC 1500彼此连接。
参照图12B，陷波滤波器1300和开关1402设置在滤波器模块1200与天线1100之间。开关1402连接到位于滤波器模块1200的滤波器F3与天线1100之间的连接节点，陷波滤波器1300设置在开关1402与地之间。
开关1402在第一模式Mode 1下接通以将位于滤波器模块1200的滤波器F3与天线1100之间的连接节点连接到陷波滤波器1300，并且在第二模式Mode 2下断开以使天线1100仅与滤波器F3彼此直接连接。
参照图12A和图12B，当在第二模式Mode 2下，根据开关1400或开关1402的开关操作，未形成RF信号的通过陷波滤波器1300的路径时，频带根据滤波器F3的上限频率和下限频率来形成。然而，当在第一模式Mode 1下，基于开关1400或开关1402的开关操作，形成RF信号的通过陷波滤波器1300的路径时，滤波器F3的下限频率通过陷波滤波器1300的频率特性来增大，使得滤波器F3的带宽减小。
图13是示出将滤波器模块与开关连接到彼此的方式的示例的示意图。
如上所述，滤波器模块和前端模块包括至少一个开关以及晶体管。但是，如图13所示，当滤波器模块和开关安装在印刷电路板PCB上并且通过设置在印刷电路板PCB中的布线线路彼此连接时，由于布线线路产生的寄生组件而产生信号损耗。前端模块的小型化也由于由印刷电路板PCB上的开关占据的面积而受到限制。
在根据本公开中的示例的滤波器模块和前端模块中，滤波器模块和开关被集成，使得滤波器模块与开关之间的布线线路显著减少。因此，减少由于通过布线线路的寄生组件而产生的信号损耗。由印刷电路板PCB上的开关占据的区域也不再需要，这促进了前端模块的小型化。
图14是示出根据本公开中的示例的滤波器模块的截面图。
参照图14，根据本公开中的示例的滤波器模块包括多个体声波谐振器100和盖200。体声波谐振器100可以是薄膜体声波谐振器(FBAR)。
体声波谐振器100通过包括多层膜的多层结构来实现。图14中示出了使用多层结构来实现两个体声波谐振器100的情况。基于设计，可以通过多层结构来实现三个或更多个体声波谐振器100。邻近的体声波谐振器100可通过布线电极彼此电连接。作为示例，布线电极将相邻的体声波谐振器100的第一电极140彼此连接，并且将相邻的体声波谐振器100的第二电极160彼此连接。
体声波谐振器100包括基板110、绝缘层120、气腔112和谐振部135。
基板110可以是硅基板。将谐振部135与基板110电隔离的绝缘层120设置在基板110的上表面上。绝缘层120通过使用二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)中的一种来执行化学气相沉积、射频(RF)磁控管溅射或蒸发而形成在基板110上。
气腔112形成在绝缘层120上。气腔112布置在谐振部135下面，从而谐振部135在预定的方向上振动。气腔112通过以下步骤的工艺来形成：在绝缘层120上形成牺牲层图案，在牺牲层图案上形成膜130，然后蚀刻并去除牺牲层图案。膜130用作氧化保护膜，或者可以用作保护基板110的保护层。
蚀刻停止层125额外地形成在绝缘层120与气腔112之间。蚀刻停止层125用于保护基板110和绝缘层120不受蚀刻工艺的影响，并且用作用于在蚀刻停止层125上沉积若干不同层所需的基底。
谐振部135包括顺序地堆叠在膜130上的第一电极140、压电层150和第二电极160。第一电极140、压电层150和第二电极160在竖直方向上彼此叠置的共同区域可位于气腔112上方。第一电极140和第二电极160可利用金(Au)、钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)、钌(Ru)、铂(Pt)、钨(W)、铝(Al)、铱(Ir)和镍(Ni)中的一种或者它们的合金来形成。
产生将电能转换为具有弹性波形的机械能的压电效应的压电层150可利用氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和锆钛酸铅(PZT；PbZrTiO)中的一种来形成。此外，压电层150还可包括稀土金属。作为示例，稀土金属可以包括钪(Sc)、铒(Er)、钇(Y)和镧(La)中的至少一种。
用于改善压电层150的晶体取向的种子层额外地设置在第一电极140下面。种子层可利用具有与压电层150的结晶度相同的结晶度的氮化铝(AlN)、氧化锌(ZnO)和锆钛酸铅(PZT；PbZrTiO)中的一种来形成。
谐振部135可被划分为有效区域和无效区域。作为当将诸如射频信号的电能施加到第一电极140和第二电极160时通过在压电层150中产生的压电现象在预定的方向上振动和谐振的区域，谐振部135的有效区域与第一电极140、压电层150和第二电极160在气腔112上方在竖直方向上彼此叠置的区域对应。作为即使将电能施加到第一电极140和第二电极160也不通过压电现象谐振的区域，谐振部135的无效区域对应于有效区域之外的区域。
谐振部135可以利用压电现象输出具有特定频率的射频信号。具体而言，谐振部135可以输出射频信号，所述射频信号具有与根据压电层150的压电现象的振动对应的谐振频率。
保护层170设置在谐振部135的第二电极160上以防止第二电极160向外暴露。保护层170可利用氧化硅基绝缘材料、氮化硅基绝缘材料和氮化铝基绝缘材料中的一种来形成。
在厚度方向上贯穿基板110的至少一个通路孔113形成在基板110的下表面中。除了基板110之外，通路孔113在厚度方向上贯穿绝缘层120、蚀刻停止层125和膜130的部分。连接图案114形成在通路孔113中，并且可以形成在通路孔113的整个内表面(即，内壁)之上。
连接图案114可以通过在通路孔113的内表面上形成导电层来制造。作为示例，连接图案114通过沿着通路孔113的内壁沉积、涂敷或填充金(Au)、铜(Cu)和钛(Ti)-铜(Cu)合金中的至少一种导电金属来形成。
连接图案114连接到第一电极140和第二电极160中的至少一者。作为示例，连接图案114贯穿基板110、膜130、第一电极140和压电层150中的至少部分，然后电连接到第一电极140和第二电极160中的至少一者。形成在通路孔113的内表面上的连接图案114延伸到基板110的下表面，从而连接到设置在基板110的下表面上的连接焊盘115。因此，连接图案114将第一电极140和第二电极160电连接到连接焊盘115。作为示例，连接焊盘115包括铜(Cu)。
连接焊盘115可以通过凸块电连接到可设置在滤波器下方的主板。体声波谐振器100通过从主板经连接焊盘115施加到第一电极140和第二电极160的信号来执行射频信号的滤波操作。连接到主板的滤波器可以形成滤波器模块。
盖200结合到形成多个体声波谐振器100的多层结构，以保护多个体声波谐振器100不受外部环境的影响。盖200可以与多层结构以晶片级来封装在一起。
盖200形成包括其中容纳多个体声波谐振器100的内部空间的盖。盖200可以具有其下表面敞开的六面体形状，并因此具有上表面和多个侧表面。
具体而言，盖200可以具有在其中央形成的容纳部分，以将多个体声波谐振器100的谐振部135容纳在盖200中，并且与容纳部分相比，盖200的边缘可为台阶式的，从而盖200可以结合到多层结构的结合区域。多层结构的结合区域可以对应于多层结构的边缘。
图14中示出了盖200结合到堆叠在基板110上的保护层170的情况，但是除了保护层170外，盖200还可以结合到膜130、蚀刻停止层125、绝缘层120和基板110中的至少一个。
盖200可以通过共晶键合(eutectic bonding)而结合到多层结构。在可被共晶键合的粘合剂250沉积在多层结构上之后，多层结构和盖200可被按压并加热，从而彼此结合。
粘合剂250包括至少一层粘合剂层，以将多层结构和盖200彼此共晶键合。粘合剂250设置在多层结构与盖200之间的结合区域中。
粘合剂250包括顺序地堆叠在多层结构与盖200之间的三层或更多层粘合剂层。作为示例，粘合剂250包括第一粘合剂层251、第二粘合剂层252和第三粘合剂层253。第一粘合剂层251可以包括金(Au)、铜(Cu)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)和钯(Pd)中的一种，第二粘合剂层252可以包括锡(Sn)，第三粘合剂层253可以包括金(Au)、铜(Cu)、银(Ag)、铂(Pt)、镍(Ni)和钯(Pd)中的一种。第一粘合剂层251和第三粘合剂层253可以利用相同的材料形成，以能够与第二粘合剂层252一起共晶键合。
至少一个开关300设置在盖200的上表面上。图14的开关300对应于图8A、图9A、图9B、图10A、图12A和图12B中示出的开关以及图11A中示出的晶体管。开关300通过互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺形成在盖200的上表面上。开关300在盖200和多层结构彼此结合之前或之后形成在盖200上。
用于提供开关300的电连接路径的连接电极210和盖连接垫220形成在盖200中。盖200包括在厚度方向上贯穿盖200的上表面且基本上竖直地形成的至少一个连接电极210。
盖连接垫220可以沿着盖200的上表面设置，并且被连接到暴露到盖200的上表面的开关300，至少一个连接电极210可以通过沿着盖200的上表面延伸的盖连接垫220连接到开关300。
至少一个连接电极210延伸到盖200的上表面，并连接到第一电极140和第二电极160中的至少一者。图14中示出了连接电极210连接到第一电极140和第二电极160的情况，但是连接电极210可以贯穿第一电极140和第二电极160，然后直接连接到电连接到第一电极140和第二电极160的连接图案114。
开关300的开关操作通过从设置在滤波器下方的主板通过连接图案114和连接焊盘115施加到开关300的信号来控制。
根据本公开中的示例，开关300可以在其与滤波器邻近的状态下通过设置在滤波器下方的主板的控制来操作，并且可因此避免形成现有技术中的在主板上设置为长的长度以将开关和滤波器模块彼此连接的复杂的电路图案，从而减小由于寄生组件而产生的信号损耗，并且提高安装有组件的板的面积效率。
如上所阐述的，根据本公开中的示例的滤波器模块可以包括多个滤波器，至少一个滤波器可以控制具有重叠带宽的频带，从而可以减小滤波器模块的尺寸和制造成本。
虽然本公开包括特定的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将会清楚，在不脱离权利要求及它们的等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中做出形式上和细节上的各种变化。这里描述的示例仅被考虑为描述性意义而不是为了限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果以不同的顺序执行描述的技术，和/或如果以不同的方式组合描述的系统、架构、装置或者电路中的组件和/或用其他组件或者它们的等同物进行替换或者补充描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，则可获得适当的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及它们的等同物限定，并且在权利要求及它们的等同物的范围内的所有变化将被解释为包括在本公开中。

Claims (15)

1.一种滤波器，包括：
串联单元；及
分路单元，设置在所述串联单元与地之间，所述分路单元包括选择性地操作的分路谐振器，所述分路谐振器中的每个包括薄膜体声波谐振器。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述分路单元包括具有彼此不同的反谐振频率的第一分路谐振器和第二分路谐振器。
3.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述滤波器的频带基于所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器的选择性操作而改变。
4.根据权利要求3所述的滤波器，其中，所述频带的下限频率基于所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器的所述选择性操作而改变。
5.根据权利要求4所述的滤波器，其中，所述第一分路谐振器的反谐振频率高于所述第二分路谐振器的反谐振频率，并且在一个选择性操作状态下，所述第一分路谐振器的频带比所述第二分路谐振器的频带窄。
6.根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器彼此并联连接。
7.根据权利要求6所述的滤波器，其中，所述分路单元还包括：
第一开关，串联连接到所述第一分路谐振器；及
第二开关，串联连接到所述第二分路谐振器。
8.根据权利要求7所述的滤波器，其中，所述第一分路谐振器和所述第二分路谐振器基于所述第一开关和所述第二开关的开关操作而选择性地操作。
9.根据权利要求7所述的滤波器，其中，所述第一分路谐振器、所述第二分路谐振器、所述第一开关和所述第二开关形成在单个芯片中。
10.一种滤波器，包括：
串联单元；及
分路单元，设置在所述串联单元与地之间，所述分路单元包括分路谐振器和设置在所述分路谐振器与地之间的晶体管，
其中，所述滤波器的频带基于所述晶体管的接通操作和断开操作而改变。
11.根据权利要求10所述的滤波器，其中，在接通操作状态下，所述晶体管等效于电阻器，在断开操作状态下，所述晶体管等效于电容器。
12.根据权利要求11所述的滤波器，其中，所述分路单元的反谐振频率基于所述晶体管的所述接通操作和所述断开操作而改变。
13.根据权利要求12所述的滤波器，其中，所述频带的下限频率基于所述分路单元的所述反谐振频率的所述改变而改变。
14.根据权利要求13所述的滤波器，其中，在所述晶体管的所述断开操作期间所述分路单元的所述反谐振频率高于在所述晶体管的所述接通操作期间所述分路单元的所述反谐振频率。
15.根据权利要求14所述的滤波器，其中，在所述晶体管的所述断开操作期间的所述频带比在所述晶体管的所述接通操作期间的所述频带窄。
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