CN109831176A - 一种压电声波滤波器及双工器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压电声波滤波器及双工器，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器，以及由多个混连谐振器组成的T型结构。本发明通过在压电声波滤波器的拓扑结构中并联引入T型网络结构，来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

Description

一种压电声波滤波器及双工器

技术领域

本发明涉及压电声波滤波器技术领域，特别地涉及一种能够改善双工器发射通道带外抑制度和谐波抑制度的压电声波滤波器及双工器。

背景技术

随着无线通讯系统的快速发展，大量功能各异的模块被设计并安装到体积严格受限的手持移动设备中。与此同时，日益拥挤的频率资源使得不同通信频带间的保护间隔越来越窄。在这种发展趋势下，为了保证系统中的每个模块都能正常工作、互不影响，就会对通信设备的各个组成部分提出更高的要求，例如，射频前端必须朝着微型化、集成化、高性能、低功耗和低成本的方向发展。

目前，压电声波滤波器由于其品质因数高，温度特性好，插入损耗小，滚降迅速等特点，逐渐成为射频滤波器领域的主流元件。压电声波滤波器通常包含多个压电声波谐振器以及电感器。为了使压电声波滤波器在特定的频段例如ISM频段、GSM频段等频段内对输入信号有较强的抑制作用，通常会使压电声波滤波器在这些频段内具有传输零点。

为了调节传输零点，移动零点达到目标频率处，传统的技术方案是通过选择压电声波滤波器中的电感器的电感值，可以调节这些传输零点对应的频率点，该动作又可称作调节压电声波滤波器传输零点。具体来讲，调节电感值又有两种技术手段。一种手段是增大或减小与并联谐振器串联的电感器的电感值，使得滤波器的传输零点向高频或低频方向移动，由此来改善带外抑制度；另外一种方案是将多路电感器的接地端合地，合地之后的电感器相当于引入了互感耦合，从而等效的改变了电感器的感值。

然而，由于滤波器架构的制约，移动通带频率外的传输零点至通带临带附近，虽然能够改善临带性能，对于远端高频处的抑制度会带来恶化，特别是对滤波器比较关注的谐波频率，如二次谐波频率处，反而带来抑制度的下降。

综上所述，如何能够在保证高频谐波频率抑制度不下降的情况下，提升带外抑制度仍是射频芯片设计中亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够改善双工器发射通道带外抑制度和谐波抑制度的压电声波滤波器及双工器，在保证高频谐波频率抑制度不下降的情况下，提升带外抑制度。

本发明第一目的是提供一种压电声波滤波器，包括多个串联支路上的串联谐振器，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器，以及由多个混连谐振器组成的T型结构。

进一步的，所述T型结构由三个混连谐振器混连组成，第一混连谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点相连，第一混连谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二混连谐振器的非接地端，第二混连谐振器的接地端接地；另一个支路中，第一混连谐振器的第二端口与第三混连谐振器的第一端口连接，第三混连谐振器的第二端口与靠近串联支路一端的并联谐振器的接地端相连。

或者，所述T型结构由三个混连谐振器混连组成，第一混连谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点相连，第一混连谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二混连谐振器的非接地端，第二混连谐振器的接地端接地；另一个支路中，第一混连谐振器的第二端口与第三混连谐振器的第一端口连接，第三混连谐振器的第二端口与靠近串联支路一端的并联谐振器的非接地端连接。

或者，所述T型结构由三个混连谐振器混连组成，第一混连谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点相连，第一混连谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二混连谐振器的非接地端，第二混连谐振器的接地端接地；另一个支路中，第一混连谐振器的第二端口与第三混连谐振器的第一端口连接，第三混连谐振器的第二端口与靠近串联支路另一端的并联谐振器的接地端连接。

本发明的第二目的是提供一种双工器，该双工器包括如上所述的压电声波滤波器。

本发明通过在压电声波滤波器的拓扑结构并联引入T型网络结构，来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

附图说明

附图用于更好地理解本发明，不构成对本发明的不当限定。其中：

图1是现有的压电声波滤波器的结构示意图；

图2A和图2B是现有的压电声波滤波器的效果图；

图3是本实施例一压电声波滤波器的结构示意图；

图4是本实施例二压电声波滤波器的结构示意图；

图5是本实施例三压电声波滤波器的结构示意图；

图6是本实施例四压电声波滤波器的结构示意图；

图7是本实施例五压电声波滤波器的结构示意图；

图8是本实施例六压电声波滤波器的结构示意图；

图9是本实施例七压电声波滤波器的结构示意图；

图10是本实施例八压电声波滤波器的结构示意图；

图11是本实施例电声波滤波器的带外抑制度效果图；

图12是本实施例电声波滤波器的二次谐波抑制度效果图；

图13是现有的双工器的架构图；

图14是本实施例提出的双工器的架构图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

图1示出了现有的压电声波滤波器的结构示意图。如图1所示，该现有的压电声波滤波器包括的架构为梯形滤波器，包含多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、112、113、114)，以及一端与并联谐振器连接，另一端与地平面连接的电感器(123、124、125、126)，其电学响应如图2A和图2B所示。当增大电感器(124)的电感值时，滤波器的传输零点向下移动，改善了临带(1.93GHz到1.99GHz)的抑制度，但是在滤波器的二次谐波处(3.7GHz到3.83GHz)，性能出现恶化，反而带来抑制度的下降。

为了在保证高频谐波频率抑制度不下降的情况下，提升带外抑制度，本发明提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器、双工器发射通道及改善双工器发射通道性能的方法，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，以克服上述不利因素，还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例一

本实施例提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器。如图3所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由三个加入质量负载层的谐振器混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与第三谐振器的第一端口连接，第三谐振器的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的接地端b相连。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例二

本实施例提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器。如图4所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由三个加入质量负载层的谐振器混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二谐振器的一个端口，第二谐振器的另一个端口通过电感器124与地节点连接；另一各支路中，第一谐振器的第二端口与第三谐振器的第一端口连接，第三谐振器的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的非接地端c相连。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例三

本实施例提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器。如图5所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由三个加入质量负载层的谐振器混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与第三谐振器的第一端口连接，第三谐振器的第二端口与靠近端口132的并联谐振器114的接地端d相连。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例四

本实施例提供一种双工器发射通道压电声波滤波器。如图6所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由三个谐振器混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与第三谐振器的第一端口连接，第三谐振器的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的接地端b相连。

在本实施例中，所述第一谐振器和第二谐振器分别为加入质量负载层的谐振器，第三谐振器为未加入质量负载层的谐振器。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例五

本实施例提供一种双工器发射通道压电声波滤波器。如图7所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由三个谐振器混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与第三谐振器的第一端口连接，第三谐振器的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的接地端b相连。

在本实施例中，所述第二谐振器和第三谐振器分别为加入质量负载层的谐振器，第一谐振器为未加入质量负载层的谐振器。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例六

本实施例提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器。如图8所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由三个谐振器混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与第三谐振器的第一端口连接，第三谐振器的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的接地端b相连。

在本实施例中，所述第一谐振器和第三谐振器分别为加入质量负载层的谐振器，第二谐振器为未加入质量负载层的谐振器。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例七

本实施例提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器。如图9所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由两个谐振器和一个电容混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与电容的第一端口连接，电容的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的接地端b相连。

在本实施例中，所述第一谐振器和第二谐振器分别为加入质量负载层的谐振器。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

实施例八

本实施例提供一种用于双工器发射通道的压电声波滤波器。如图10所示，该压电声波滤波器包括多个串联支路上的串联谐振器(101、102、103、104)，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器(111、113、114)，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器(123、124、125、126)，以及T型结构151。

本实施例中，T型结构151由两个谐振器和一个电感混连组成，第一谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点a相连，第一谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二并联谐振器的非接地端，第二谐振器的接地端通过电感器124与地节点连接；另一个支路中，第一谐振器的第二端口与电感的第一端口连接，电感的第二端口与靠近端口131的并联谐振器111的接地端b相连。

在本实施例中，所述第一谐振器和第二谐振器分别为加入质量负载层的谐振器。

所述压电声波滤波器的输入端131与靠近压电声波滤波器的输入端的串联谐振器101的一端之间连接有电感器121；所述压电声波滤波器的输出端132与靠近压电声波滤波器的输出端的串联谐振器104的一端之间连接有电感器122。

本实施例提出的压电声波滤波器，通过并联引入T型网络结构来增加多个传输零点，从而达到同时提升滤波器带外抑制性能和谐波抑制性能的目的，并且该压电声波滤波器产生的其余传输零点还大幅提升了带外GPS频段的抑制性能。

在上述的实施例中，串联谐振器为未加入质量负载层的谐振器，并联谐振器为加入质量负载层的谐振器。本发明还提供一种双工器，该双工器包括上述各实施例中任一所述的压电声波滤波器，如图14所示，该双工器可在发射通道滤波器的拓扑结构中增加T型结构，来达到同时改善双工器发射通道带外抑制度和谐波抑制度的目的。

而现有的双工器的架构图如13所示，端口131和132之间是发射通道，端口133和134之间是接收通道，端口161是天线，现有的双工器的发射通道滤波器未加入T型结构。

如图11所示，在带外抑制度上，本公开的双工器结构所产生的曲线(粗线)要优于现有技术的双工器结构所产生的曲线(细线)；如图12所示，在二次谐波抑制度上，本公开的双工器结构所产生的曲线(粗线)要优于现有技术的双工器所产生的曲线(细线)。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种压电声波滤波器，其特征是，包括多个串联支路上的串联谐振器，并联在串联谐振器互联节点上的并联谐振器，一端与并联谐振器连接，另一端与地节点连接的电感器，以及由多个混连谐振器组成的T型结构。

2.根据权利要求1所述的压电声波滤波器，其特征是，所述T型结构由三个混连谐振器混连组成，第一混连谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点相连，第一混连谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二混连谐振器的非接地端，第二混连谐振器的接地端接地；另一个支路中，第一混连谐振器的第二端口与第三混连谐振器的第一端口连接，第三混连谐振器的第二端口与靠近串联支路一端的并联谐振器的接地端相连。

3.根据权利要求1所述的压电声波滤波器，其特征是，所述T型结构由三个混连谐振器混连组成，第一混连谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点相连，第一混连谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二混连谐振器的非接地端，第二混连谐振器的接地端接地；另一个支路中，第一混连谐振器的第二端口与第三混连谐振器的第一端口连接，第三混连谐振器的第二端口与靠近串联支路一端的并联谐振器的非接地端连接。

4.根据权利要求1所述的压电声波滤波器，其特征是，所述T型结构由三个混连谐振器混连组成，第一混连谐振器的第一端口与相邻两个串联谐振器的第一端口与第二端口的互联节点相连，第一混连谐振器的第二端口分为两路，其中一个支路连接有第二混连谐振器的非接地端，第二混连谐振器的接地端接地；另一个支路中，第一混连谐振器的第二端口与第三混连谐振器的第一端口连接，第三混连谐振器的第二端口与靠近串联支路另一端的并联谐振器的接地端连接。

5.根据权利要求2、3或4所述的压电声波滤波器，其特征是，所述第一混连谐振器和第二混连谐振器分别为加入质量负载层的谐振器或未加入质量负载层的谐振器。

6.根据权利要求2、3或4所述的压电声波滤波器，其特征是，所述第三混连谐振器为加入质量负载层的谐振器、未加入质量负载层的谐振器、电容或电感中的一种。

7.根据权利要求1所述的压电声波滤波器，其特征是，所述串联谐振器为未加入质量负载层的谐振器，所述并联谐振器为加入质量负载层的谐振器。

8.根据权利要求1所述的压电声波滤波器，其特征是，在串联支路上，所述串联谐振器的第一端口与相邻的串联谐振器的第二端口相连，形成串联支路；第一串联谐振器的第一端口与滤波器的输入端连接，末级串联谐振器的第二端口与滤波器的输出端连接。

9.一种双工器，其特征是，包括权利要求1至8中任一项所述的压电声波滤波器。