CN111030639B - 一种椭圆型声表面波滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种椭圆型声表面波滤波器，所述椭圆型声表面波滤波器包括至少四个谐振单元，其中第一(个)谐振单元和第二(个)谐振单元串联，第三(个)谐振单元和第四(个)谐振单元并联在参考电位点与第一(个)谐振单元和第二(个)谐振单元的串联点之间；第三(个)谐振单元和(个)第四谐振单元的谐振频率不相同；四个(第一至第四个)谐振单元的电路结构相同；所有谐振单元构成的电路结构满足椭圆滤波器的传递函数Gn(ω)。本发明的椭圆型声表面波滤波器可以在高机电耦合系数的压电基片上，实现任意相对滤波器带宽。

Description

一种椭圆型声表面波滤波器
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种椭圆型声表面波滤波器。
背景技术
传统的低损耗声表面波滤波器多采用梯形结构，如图1所示，此梯形结构的滤波器只包含两种谐振器，即串联臂谐振单元和并联臂谐振单元。包含两种谐振器Zs和Zp，首先定义串联谐振器的谐振频率与反谐振频率分别为frs和fap，并联谐振器的谐振频率和反谐振频率分别为frp和fap。当fap≈frs时，可形成中心频率为fap≈frs的带通滤波器。另外滤波器具有f＝fas和f＝frp两个传输零点，决定滤波器的通带边缘。其频率响应如图2所示，该结构能够实现高的带外抑制，平坦通带以及矩形系数好的高性能滤波器。该滤波器在基片确定的情况下，滤波器的相对带宽很难改变，即其相对带宽取决于基片的机电耦合系数。
为了解决上述问题，文献【T.Komatsu,Y.Tanaka,K.Hashimoto,T.OmoriandM.Yamaguchi,"DesignofNarrowBandwidthLadder-typeFilterswith SharpTransitionBandsUsingMutuallyConnectedResonatorElements",IEEETrans.Ultrason.,Ferroelec.,andFreq.Contr.,56,7(2009)pp.1451-1456】曾提出利用在并联臂上增加一个与串联臂上的谐振单元相同的谐振单元，如图3所示，通过增加零点来降低滤波器的带宽。图3所示滤波器结构的频率响应如图4所示，从图中可以看出，该方法降低滤波器带宽的宽度有限，而且随着带宽的降低，带外抑制严重恶化。
基于上述情况，本发明提出了一种椭圆型声表面波滤波器，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种椭圆型声表面波滤波器。本发明的椭圆型声表面波滤波器可以在高机电耦合系数的压电基片上，实现任意相对滤波器带宽。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种椭圆型声表面波滤波器，所述椭圆型声表面波滤波器包括至少四个谐振单元，其中第一(个)谐振单元和第二(个)谐振单元串联，第三(个)谐振单元和第四(个)谐振单元并联在参考电位点与第一(个)谐振单元和第二(个)谐振单元的串联点之间；第三(个)谐振单元和(个)第四谐振单元的谐振频率不相同；四个(第一至第四个)谐振单元的电路结构相同；所有谐振单元构成的电路结构满足椭圆滤波器的传递函数Gn(ω)，
其中，Rn是n阶雅可比椭圆函数，ωo为归一化截至频率，ε是纹波系数，ξ是选择系数。
本发明的椭圆型声表面波滤波器可以在高机电耦合系数的压电基片上，实现任意相对滤波器带宽。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，所述椭圆型声表面波滤波器包括四个谐振单元。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，四个谐振单元的电路结构相同，均包括一个静态电容、一个动态电容和一个动态电感。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，动态电容和动态电感串联后再与静态电容并联。
根据上述技术方案，作为上述技术方案的进一步优选技术方案，四个谐振单元构成的电路结构满足椭圆滤波器的传递函数Gn(ω)，
其中，Rn是n阶雅可比椭圆函数，ωo为归一化截至频率，ε是纹波系数，ξ是选择系数。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的椭圆型声表面波滤波器可以在高机电耦合系数的压电基片上，实现任意相对滤波器带宽。
(1)与常规梯形声表面波滤波器结构相比，采用本发明的声表面滤波器结构，在不改变基片材料和旋转角度的条件下，可以得到任意带宽的滤波器。常规设计中，并联臂上的两个谐振器通常谐振频率和静态电容相同，以达到匹配和高带外抑制的目的。本发明并联臂上的两个谐振器的谐振频率和静态电容由椭圆型滤波器的设计准则决定，在保持低损耗情况下，可以实现不同相对带宽的滤波器；
(2)与常规设计结构相比，采用本发明的声表面滤波器结构，在并联臂存在一谐振器，其谐振频率高于串联臂上谐振器的谐振频率，从而在高频段增加一传输零点，增加了带外抑制。
附图说明
图1为梯形声表面波滤波器的基本结构示意图；
图2为图1所示滤波器的频率响应示意图；
图3为改进后的窄带梯形滤波器的结构示意图；
图4为图3所示滤波器的频率响应示意图；
图5为低通滤波器到带通滤波器的元器件转化示意图；
图6为带通椭圆型LC滤波器结构；
图7为BVD等效电路；
图8为本发明的椭圆型声表面波滤波器结构示意图；
图9为本发明的椭圆型声表面波滤波器的频率响应示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
椭圆滤波器又称考尔滤波器(Cauerfilter)，是在通带和阻带等波纹的一种滤波器。椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动。它在通带和阻带的波动相同，这一点区别于在通带和阻带都平坦的巴特沃斯滤波器，以及通带平坦、阻带等波纹或是阻带平坦、通带等波纹的切比雪夫滤波器。
椭圆滤波器低通原型传递函数为，
其中Rn是n阶雅可比椭圆函数，ωo为归一化截至频率，ε是纹波系数，ξ是选择系数。通过传递函数的分子，得到雅可比椭圆函数的根分布，由此可以确定低通滤波器的电感和电容值。
通过下述公式进行频率变换，并把低通滤波器转化为带通滤波器，如图5所示，
同时电感及电容的转化关系，如下：
根据上述转化可以得到基于LC谐振单元的椭圆型带通滤波器如图6所示。
Butterworth-van-Dyke(BVD)等效电路通常用来描述声表面波谐振器，对比电感电容串联谐振单元，其增加了一个并联电容，即引入静态电容，如图7。其中，Co为静态电容，Lr为动态电感，Cr为动态电容，静态电容与动态电容的比值为电容比γ，该值决定着滤波器可实现的的最大带宽，由基片机电耦合系数决定。图6的LC谐振单元全部由BVD电路取代，由此得到图8所示的电路。静态电容的初始值由机电耦合系数和LC串联谐振器的电容的乘积决定。并联电容的引入，导致滤波器通带内阻抗失配，纹波增大。保持各个谐振器的谐振频率和电容比不变的情况下，利用模拟退火法(simulatedAnnealing，SA)或者随机优化法对各个谐振器的静态电容进行优化，其优化目标与滤波器性能之间的误差函数，如下，
即可得到所需滤波器的频率响应，如图9所示。由此可以看出，与常规设计结构相比，采用本发明的声表面滤波器结构，在并联臂存在一谐振器，其谐振频率高于串联臂上谐振器的谐振频率，从而在高频段增加一传输零点，增加了带外抑制。
根据本发明提出的椭圆型声表面波滤波器设计原则，可得到不同相对带宽的滤波器，如图9，相对带宽从2％到10％都可以自由设计。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不+应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种椭圆型声表面波滤波器，其特征在于：所述椭圆型声表面波滤波器包括至少四个谐振单元，其中第一谐振单元和第二谐振单元串联，第三谐振单元和第四谐振单元并联在参考电位点与第一谐振单元和第二谐振单元的串联点之间；第三谐振单元和第四谐振单元的谐振频率不相同；四个谐振单元的电路结构相同；所有谐振单元构成的电路结构满足椭圆滤波器的传递函数Gn(ω)，
其中，Rn是n阶雅可比椭圆函数，ωo为归一化截至频率，ε是纹波系数，ξ是选择系数。
2.根据权利要求1所述的椭圆型声表面波滤波器，其特征在于：四个谐振单元的电路结构相同，均包括一个静态电容、一个动态电容和一个动态电感。
3.根据权利要求2所述的椭圆型声表面波滤波器，其特征在于：动态电容和动态电感串联后再与静态电容并联。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112202417A (zh) * 2020-09-29 2021-01-08 西安博瑞集信电子科技有限公司 一种低频集总参数带通滤波器
CN113962088A (zh) * 2021-10-22 2022-01-21 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种基于混合算法的声表面波器件性能分析方法
CN115913167A (zh) * 2022-10-11 2023-04-04 上海馨欧集成微电有限公司 一种多传输零点的声表面波滤波器及信号处理电路
CN115664376A (zh) * 2022-12-12 2023-01-31 成都频岢微电子有限公司 一种实现多通带滤波器的拓扑电路结构及多通带滤波器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202759423U (zh) * 2012-07-17 2013-02-27 中国科学院声学研究所 一种纵向耦合双模谐振器型滤波器
CN103531870A (zh) * 2013-10-09 2014-01-22 南京理工大学 微型半集总半分布式490MHz带通滤波器
CN104538713A (zh) * 2014-12-09 2015-04-22 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种微带椭圆函数带阻滤波器
CN108011612A (zh) * 2017-12-14 2018-05-08 四川九鼎智远知识产权运营有限公司 一种声表面波滤波器
CN108418566A (zh) * 2018-03-16 2018-08-17 无锡市好达电子有限公司 一种声表面波滤波器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9837984B2 (en) * 2014-12-24 2017-12-05 Qorvo Us, Inc. RF ladder filter with simplified acoustic RF resonator parallel capacitance compensation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202759423U (zh) * 2012-07-17 2013-02-27 中国科学院声学研究所 一种纵向耦合双模谐振器型滤波器
CN103531870A (zh) * 2013-10-09 2014-01-22 南京理工大学 微型半集总半分布式490MHz带通滤波器
CN104538713A (zh) * 2014-12-09 2015-04-22 中国电子科技集团公司第十六研究所 一种微带椭圆函数带阻滤波器
CN108011612A (zh) * 2017-12-14 2018-05-08 四川九鼎智远知识产权运营有限公司 一种声表面波滤波器
CN108418566A (zh) * 2018-03-16 2018-08-17 无锡市好达电子有限公司 一种声表面波滤波器

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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吴燕.双模微带带通滤波器的研究.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》.2019,全文. *

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