CN108418566A - 一种声表面波滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种声表面波滤波器，属于声表面波滤波器领域。该声表面波滤波器包括两块不同的压电基片，一块压电基片上制作有串联谐振器组，另一块压电基片上制作有并联谐振器组；压电基片上的串联谐振器组和并联谐振器组构成梯形结构；串联谐振器组与并联谐振器组连接；其中，串联谐振器组由若干个串联的谐振器和电极组成，并联谐振器组由若干个并联的谐振器和电极组成；解决了现在声表面波滤波器难以同时满足不同相对带宽和较好的矩形系数的问题；达到了增大声表面波滤波器的相对带宽、降低插入损耗和优化矩形系数的效果。

Description

一种声表面波滤波器
技术领域
本发明实施例涉及声表面波滤波器领域，特别涉及一种声表面波滤波器。
背景技术
在现代宽带通讯系统中，滤波器技术的发展与通信技术的发展息息相关。基于卫星通信、电子站和个人移动通信等领域的快速发展，无线通信技术向着高速率、大容量、多频段等方向不断发展，对不同带宽尤其是超大带宽、低损耗、体积小且具有良好矩形系数的声表面波滤波器的需求量也对越来越大。
由于受到材料耦合系数的限制，难以实现不同相对带宽且矩形系数好的声表面波滤波器。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种声表面波滤波器。该技术方案如下：
第一方面，提供了一种声表面波滤波器，包括两块不同的压电基片，一块压电基片上制作有串联谐振器组，另一块压电基片上制作有并联谐振器组；
压电基片上的串联谐振器组和并联谐振器组构成梯形结构；
串联谐振器组与并联谐振器组连接；
其中，串联谐振器组由若干个串联的谐振器和电极组成，并联谐振器组由若干个并联的谐振器和电极组成。
可选的，两块压电基片的材料种类不同；
一块压电基片的材料种类为铌酸锂，另一块压电基片的材料种类为钽酸锂或石英。
可选的，两块压电基片为两块切向不同的铌酸锂基片；
铌酸锂基片的切向为Y旋0°至64°间的任意值。
可选的，当压电基片的材料为铌酸锂时，电极的材料为铜、钨、金中的任意一种；
当压电基片的材料为钽酸锂时，电极的材料为铝。
可选的，串联谐振器组中的电极的厚度与并联谐振器组中的电极的厚度相同或不同。
可选的，串联谐振器组和并联谐振器组通过互连焊丝连接。
可选的，串联谐振器组和并联谐振器组通过载板连接。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
该声表面波滤波器包括两块不同的压电基片，一块压电基片上制作有串联谐振器组，另一块压电基片上制作有并联谐振器组，压电基片上的串联谐振器组合并联谐振器组构成梯形结构，串联谐振器组与并联谐振器组连接，串联谐振器组由若干个串联的谐振器和电极组成，并联谐振器组由若干个并联的谐振器和电极组成；解决了现在声表面波滤波器难以同时满足不同相对带宽和较好的矩形系数的问题；达到了增大声表面波滤波器的相对带宽、降低插入损耗和优化矩形系数的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的一种声表面波滤波器的结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的一种声表面波滤波器的截面示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的一种载板的结构示意图；
图4是根据另一示例性实施例示出的一种声表面波滤波器的仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明一个实施例提供的一种声表面波滤波器，该声表面滤波器包括两块不同的压电基片。
两块压电基片的材料种类不同，或者，两块压电基片的材料相同且切向不同。
材料种类不同或切向不同的压电基片温度系数、耦合系数不同，利用两种不同温度系数、耦合系数的压电基片制作声表面波滤波器可以满足不同需求的矩形系数。
一块压电基片上制作有串联谐振器组。
串联谐振器组由若干个串联的谐振器和电极组成。
串联谐振器组中包括的谐振器的数量根据声表面波滤波器的设计要求确定。比如：串联谐振器组中包括的谐振器的数量为5个。
另一块压电基片上制作有并联谐振器组。
并联谐振器组由若干个并联的谐振器和电极组成。
并联谐振器组中包括的谐振器的数量根据声表面波滤波器的设计要求确定。比如：并联谐振器组中包括的谐振器的数量为4个。
压电基片上的串联谐振器组合并联谐振器组构成梯形结构。
梯形结构的串联谐振器和并联谐振器，可以通过多级级联的方式获得较好的阻带抑制。
可选的，串联谐振器组中电极的厚度与并联谐振器组中的电极的厚度相同或不同。
串联谐振器组中电极的厚度与并联谐振器组中的电极的厚度根据声表面波滤波器的设计要求确定。
由于不同材料的相对膜厚不同，电极的厚度可以相同，也可以不相同，选用的电极厚度用以实现声表面波滤波器的最好器件性能。
串联谐振器组和并联谐振器组连接。
可选的，串联谐振器组和并联谐振器组通过互连焊丝连接。
在一块压电基片上制作串联谐振器组并划片，得到一块芯片，在另一块压电基片上制作并联谐振器组并划片，得到另一块芯片，将两块芯片分别黏贴到各自对应的管座上，通过互连焊丝连接串联谐振器组和并联谐振器组。
可选的，串联谐振器组和并联谐振器组通过载板连接。
在一块压电基片上制作串联谐振器组并划片，得到一块芯片，在另一块压电基片上制作并联谐振器组并划片，得到另一块芯片，在两块芯片的电极上制备焊球，利用倒装工艺令芯片与载板连接，即通过载板实现串联谐振器组和并联谐振器连接。
可选的，载板为PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板或陶瓷板。
综上所述，本发明实施例提供的一种声表面波滤波器，包括两块不同的压电基片，一块压电基片上制作有串联谐振器组，另一块压电基片上制作有并联谐振器组，压电基片上的串联谐振器组合并联谐振器组构成梯形结构，串联谐振器组与并联谐振器组连接，串联谐振器组由若干个串联的谐振器和电极组成，并联谐振器组由若干个并联的谐振器和电极组成；解决了现在声表面波滤波器难以同时满足不同相对带宽和较好的矩形系数的问题；达到了增大声表面波滤波器的相对带宽、降低插入损耗和优化矩形系数的效果。
可选的，两块压电基片为的材料种类不同；一块压电基片的材料种类为铌酸锂，另一块压电基片的材料种类为钽酸锂或石英。
当两块压电基片的材料种类不同时，压电基片的选择有如下几种：钽酸锂和铌酸锂，或者，铌酸锂和石英。
当一块压电基片的材料种类为铌酸锂时，该铌酸锂基片的切向为Y旋0°至64°间的任意值，比如：铌酸锂基片的切向为Y旋10°。
可选的，两块压电基片为两块切向不同的铌酸锂基片；铌酸锂基片的切向为Y旋0°至64°间的任意值。
比如：一块铌酸锂基片的切向为Y旋3°，另一块铌酸锂基片的切向为Y旋60°。
铌酸锂基片的切向的具体取值根据声表面波滤波器的设计需求确定。
可选的，当压电基片的材料为铌酸锂时，电极的材料为铜、钨、金中的任意一种。
电极材料的选择根据声表面波滤波器的设计需求确定。
可选的，当压电基片的材料为钽酸锂时，电极的材料为铝。
通过优化每个谐振器的电极厚度和周期比，实现消除寄生模式的效果。
在一个示例性实施例中，如图1所示，声表面波滤波器中的一块压电基片11上的串联谐振器组和另一块压电基片12上的并联谐振器组通过互连焊丝13连接；该声表面波滤波器选用钽酸锂或切向为Y旋0°至64°间任意值的铌酸锂作为串联滤波器组所在的压电基片的材料，选用切向为Y旋0°至64°间任意值的铌酸锂作为并联滤波器组所在的压电基片的材料；当两块压电基片均选择切向为Y旋0°至64°间任意值的铌酸锂时，两个压电基片的切向取值不同。
在图1中，压电基片11上制作有5个谐振器14，5个谐振器14通过电极15串联。
压电基片11上的电极16是声表面波滤波器的输入电极，电极17是声表面波滤波器的输出电极。
焊丝18是声表面波滤波器的输入引线焊丝，焊丝19是声表面波滤波器的输出引线焊丝。
焊丝18与电极16连接，焊丝18与电极17连接。
电极17、电极16分别与电极15连接。
电极20用于连接互连焊丝13。
电极20和电极16、电极17连接。
压电基片12上制作有4个谐振器21，4个谐振器21并联。
电极22为并联谐振器组的接地电极。
焊丝23是并联谐振器的接地焊丝，焊丝23与电极22连接。
电极24用于连接互连焊丝13。
电极24与电极22连接。
图2示出了如图1所示的声表面波滤波器的截面示意图。
需要说明的是，并联谐振器组中谐振器的数量可根据实际需要变化，串联谐振器组中的谐振器的数量可根据实际需要变化。
在基于图1所示实施例的可选实施例中，压电基片11上制作的串联谐振器组和压电基片12上制作的并联谐振器组还可以通过载板连接。
图3示例性地示出了一种载板的结构示意图。
在图3中，载板31上包括接地电极32和接地电极33，与输入电极34和输出电极35，与电极36、电极37、电极38、电极39，电极36至电极39为互连金属电极。
在该种情况下，压电基片11上的串联谐振器组与压电基片12上的并联谐振器组不通过互连焊丝13连接，也即图1中不存在焊丝13。
在压电基片11上的串联谐振器组的电极上制备焊球，在压电基片12上的并联谐振器组的电极上制备焊球，通过倒装工艺将两块制作了谐振器组的压电基片与载板31上的电极连接，实现并联谐振器组合串联谐振器组的连接。
在另一个示例性实施中，设计声表面波滤波器的中心频率为506.5M，1dB相对带宽9.67％，30dB矩形系数1.26，图4示例性地示出了该声表面波滤波器的仿真结果图。
选取钽酸锂作为并联谐振器组所在的压电基片的材料，选取铌酸锂作为串联谐振器组所在的压电基片的材料。
一块压电基片上的串联谐振器组和另一块压电基片上的并联谐振器组的结构与图1所示的结构类似，并联谐振器组中谐振器的数量和串联谐振器组中的谐振器的数量根据声表面波滤波器的设计需求确定。
选取钽酸锂能够利用钽酸锂较好的温度系数，有效地降低声表面波滤波器整体的温度系数，铌酸锂与钽酸锂结合令声表面波滤波器的温度系数可以降到铌酸锂温度系数的75％。
此外，还可以选择石英作为串联滤波器组所在的压电基片的材料，铌酸锂作为并联滤波器组所在的压电基片的材料，石英与铌酸锂结合，声表面波滤波器的带宽会相应减少，温度系数可以达到铌酸锂温度系数的50％，具有良好的温度补偿作用。
本发明实施例提供的声表面波滤波器，可以实现1％至20％的相对带宽；当选用两种材料中的压电基片时，利用两种材料耦合系数不同的特点，令不同材料之间相互配合，起到调节带宽的作用。
当压电材料为铌酸锂时，铌酸锂材料的较大耦合系数可以保证声表面波滤波器在较宽的通带范围内具有低的插入损耗。
需要说明的是：上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种声表面波滤波器，其特征在于，包括两块不同的压电基片，一块所述压电基片上制作有串联谐振器组，另一块所述压电基片上制作有并联谐振器组；
所述压电基片上的所述串联谐振器组和所述并联谐振器组构成梯形结构；
所述串联谐振器组与所述并联谐振器组连接；
其中，所述串联谐振器组由若干个串联的谐振器和电极组成，所述并联谐振器组由若干个并联的谐振器和电极组成。
2.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，两块所述压电基片的材料种类不同；
一块所述压电基片的材料种类为铌酸锂，另一块所述压电基片的材料种类为钽酸锂或石英。
3.根据权利要求1所述的声表面波滤波器，其特征在于，两块所述压电基片为两块切向不同的铌酸锂基片；
所述铌酸锂基片的切向为Y旋0°至64°间的任意值。
4.根据权利要求2或3所述的声表面波滤波器，其特征在于，
当所述压电基片的材料为铌酸锂时，所述电极的材料为铜、钨、金中的任意一种；
当所述压电基片的材料为钽酸锂时，所述电极的材料为铝。
5.根据权利要求1至3任一所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述串联谐振器组中的电极的厚度与所述并联谐振器组中的电极的厚度相同或不同。
6.根据权利要求1至3任一所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述串联谐振器组和所述并联谐振器组通过互连焊丝连接。
7.根据权利要求1至3任一所述的声表面波滤波器，其特征在于，所述串联谐振器组和所述并联谐振器组通过载板连接。
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