CN111200418B

CN111200418B - 体声波滤波器和信号处理设备

Info

Publication number: CN111200418B
Application number: CN202010040837.4A
Authority: CN
Inventors: 庞慰; 徐利军
Original assignee: ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Current assignee: ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2021-01-08
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: CN111200418A; WO2021143516A1

Abstract

本发明提供了一种体声波滤波器和信号处理设备，涉及滤波器领域。该体声波滤波器包括一条串联支路和多条并联支路；所述串联支路由若干串联体声波谐振器依次相连组成；相邻两个所述串联体声波谐振器之间的连接节点上连接一条所述并联支路；每条并联支路包括第一并联体声波谐振器、第二并联体声波谐振器和第一电感，所述第一并联体声波谐振器、所述第二并联体声波谐振器和所述第一电感依次串联，并且所述第二并联体声波谐振器和所述第一电感同时与至少一个所述第二电感并联；至少两个相邻的、与不同并联支路连接的所述第二电感之间存在互感；所述第一电感和所述第二电感均接地。本发明改善了体声波滤波器的带外抑制。

Description

体声波滤波器和信号处理设备

技术领域

本发明涉及体声波滤波器技术领域，尤其是涉及一种体声波滤波器和信号处理设备。

背景技术

随着移动通信技术的快速发展，许多射频器件在通信领域得到广泛应用，例如，在手机终端上会需要大量的滤波器，主要用来滤除不需要的射频信号，改善通信质量，提高用户体验。通信系统随着业务的拓展除了对滤波器性能上有较高的要求外，还对滤波器的体积尺寸提出较高的要求，而体声波滤波器刚好可以满足其要求。体声波滤波器利用压电晶体的压电效应产生谐振。由于其谐振由机械波产生，而非电磁波作为谐振来源，机械波的波长比电磁波波长短很多。因此，体声波谐振器及其组成的滤波器体积相对传统的电磁滤波器尺寸大幅度减小。另一方面，由于压电晶体的晶向生长目前能够良好控制，谐振器的损耗极小，品质因数高，能够应对陡峭过渡带和低插入损耗等复杂设计要求。由于体声波滤波器具有的尺寸小、高滚降、低插损等特性，以此为核心的滤波器在通讯系统中得到了广泛的应用。

目前通信系统向着多频段、多体制、多模式方向发展，使用的频段越来越密集，为了提高通信质量，减少各频段之间的干扰，势必对滤波器的带外抑制提出了更高的要求，通常采用增加滤波器的级数来提高带外抑制，但其带来的弊端是会引入更多的损耗，恶化带内插损，因此在不恶化滤波器插损的情况下，如何提高体声波滤波器的带外抑制仍是亟待解决的问题。

基于此，本发明提供了一种体声波滤波器以解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体声波滤波器和信号处理设备，以提高体声波滤波器带外抑制。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种体声波滤波器，包括：一条串联支路和多条并联支路；

所述串联支路由若干串联体声波谐振器依次相连组成；

相邻两个所述串联体声波谐振器之间的连接节点上连接一条所述并联支路；

每条并联支路包括第一并联体声波谐振器、第二并联体声波谐振器和第一电感，所述第一并联体声波谐振器、所述第二并联体声波谐振器和所述第一电感依次串联，并且所述第二并联体声波谐振器和所述第一电感同时与至少一个所述第二电感并联；

至少两个相邻的、与不同并联支路连接的所述第二电感之间存在互感；

所述第一电感和所述第二电感均接地。

另外，根据本发明的体声波滤波器，还可具有如下附加的技术特征：

可选的，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的性能相同。

可选的，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的面积相等。

可选的，所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器均加载质量负载。

可选的，所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器加载的质量负载不同。

可选的，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的性能不同。

可选的，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的面积不相等。

第二方面，本发明还提供了一种信号处理设备，包括：信号输入电路、信号输出电路和如上所述的体声波滤波器；所述信号输入电路与所述体声波滤波器相连接，所述体声波滤波器与所述信号输出电路相连接。

本发明提供的所述体声波滤波器，把每条并联之路的谐振器拆分成两个串联在一起的谐振器，从这两个串联在一起的谐振器中间连接节点上引入一个接地电感，这些新引入的电感之间还存在互耦。所以，这些新引入的耦合电感会使谐振器形成更多的谐振器点，合理利用这些谐振点，可以改善带外抑制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

在附图中：

图1为传统体声波滤波器拓扑结构；

图2为本申请实施例一所示的体声波滤波器拓扑结构；

图3为图1中具有互耦的电感电路的等效电路；

图4为另一个实施例所示的体声波滤波器拓扑结构；

图5为并联支路的阻抗曲线；

图6为滤波器仿真对比结果图；

图7为图6的局部放大图；

图8为本申请实施例二所示的体声波滤波器拓扑结构；

图9为本申请实施例三所示的体声波滤波器拓扑结构。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

现有技术对比例

现有技术对比例如图1，该结构为传统体声波滤波器拓扑结构，包含一条串联支路和多条并联支路，串联支路由若干串联体声波谐振器依次相连组成。每条并联支路由一个并联谐振器和电感组成。具体到图1中，该拓扑结构为4-3梯形结构，主要由4个串联谐振器、3个并联谐振器、3个电感组成。其中串联体声波谐振器包括S11、S12、S13、S14，并联谐振器包括P11、P12、P13，电感包括L1、L2、L3。串联谐振器S11、S12、S13、S14依次串联连接，形成串联支路，该串联支路两端分别接到节点1和2上。并联谐振器P11一端接于串联谐振器S11和S12之间，另一端通过电感L1接地，形成第一并联支路；并联谐振器P12一端接于串联谐振器S12和S13之间，另一端通过电感L2接地，形成第二并联支路；并联谐振器P13一端接于串联谐振器S13和S14之间，另一端通过电感L3接地，形成第三并联支路。该滤波器的并联谐振器P11、P12、P13需要加载质量负载，使其并联谐振频率和串联谐振器S11、S12、S13、S14的串联谐振频率接近，由此形成一个带通滤波器，但这种经典的拓扑结构，由于引入的电感比较单一，在滤波器带外形成的抑制点数量较少，所以在某些带外频段，抑制较差。

本申请体声波滤波器实施例一

本申请实施例中提供的一种体声波滤波器，如图2，该实施例与对比例的主要区别在于对每个并联谐振器都进行了串联拆分，并且从两个串联体声波谐振器之间的节点上引入一个接地电感，并且前两个并联支路引入的接地电感之间有互耦。具体到图2中，该拓扑结构仍为4-3梯形结构，包括1条串联支路和3条并联支路，主要由4个串联体声波谐振器、6个并联体声波谐振器、6个电感组成。其中串联体声波谐振器包括S11、S12、S13、S14，第一并联体声波谐振器包括P1a、P2a、P3a，第二并联体声波谐振器包括P1b、P2b、P3b，第一电感为L1a、L2a、L3a，第二电感为L1b、L2b、L3b，串联体声波谐振器S11、S12、S13、S14依次串联连接，形成串联支路，该串联支路两端分别接到节点1和2上。第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S11和S12之间，另一端通过第一电感L1a接地，形成第一并联支路，第一并联支路中的第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b性能完全一样，面积相等，另外从第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b之间的节点引入一个第二电感L1b到地。第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S12和S13之间，另一端通过第一电感L2a接地，形成第二并联支路，第二并联支路中的第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b性能完全一样，面积相等，另外从第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b的节点引入一个第二电感L2b到地。第一并联支路中的第二电感L1b和第二并联支路中的第二电感L2b存在互感M1。第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S13和S14之间，另一端通过第一电感L3a接地，形成第三并联支路，第三并联支路中的第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b性能完全一样，面积相等，另外从第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b之间的节点引入一个第二电感L3b到地。该滤波器的并联体声波谐振器P1a、P1b、P2a、P2b、P3a、P3b需要加载质量负载，使其并联谐振频率和串联体声波谐振器S11、S12、S13、S14的串联谐振频率接近，由此形成一个带通滤波器。该实施例中具有互耦的电感电路可以等效为一个π型电路网络如图3，等效为一个串联电感和两个并联电感组成的电路，把这个等效电路代入图2，可以得到图4，对比图2和图4发现，其实两个电感之间的耦合等效为串联体声波谐振器S12并联一个第三电感L3c,我们知道一个谐振器并联电感会在串联体声波谐振器以下频率出现一个并联谐振点，所以对滤波器而言，会改善了通带以下某个频段的带外抑制。对于本实施例中的每条并联支路，由于从两个并联体声波谐振器之间又引入了一个接地电感，所以会使并联支路出现更多的谐振器点，图5为并联支路的阻抗曲线对比图，其中虚线为常规的并联支路，即一个谐振器串接一个电感接地，实线为本实施例提出的并联支路方案，对比可以看出，本实施例中的并联支路多出了2个串联谐振点11和13，其中11在串联体声波谐振器以下，13在并联体声波谐振器以上。所以会进一步提高滤波器通带以外的带外抑制。

对于该实施例，我们进行了滤波器仿真对比，滤波器频率覆盖2.575GHz-2.635GHz，结果如图6和图7，图7为图6的局部放大图，虚线为对比例的结果，实线为第一实施例的结果，从仿真结果来看，在滤波器通带的左侧2.43GHz-2.535GHz频段，抑制有5-20dB的改善，在滤波器通带的右侧，带外抑制有10-20dB的改善，同时在滤波器通带内插损没有恶化。

本申请体声波滤波器实施例二

本申请实施例中还提供另一种体声波滤波器如图8，该拓扑结构仍为4-3梯形结构，包括1条串联支路和3条并联支路，主要由4个串联体声波谐振器、6个并联体声波谐振器、6个电感组成。其中串联体声波谐振器包括S11、S12、S13、S14，第一并联体声波谐振器包括P1a、P2a、P3a，第二并联体声波谐振器包括P1b、P2b、P3b，第一电感为L1a、L2a、L3a，第二电感为L1b、L2b、L3b，串联体声波谐振器S11、S12、S13、S14依次串联连接，形成串联支路，该串联支路两端分别接到节点1和2上。第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S11和S12之间，另一端通过第一电感L1a接地，形成第一并联支路，第一并联支路中的第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b性能不一致，面积不等，另外从第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b之间的节点引入一个第二电感L1b到地。第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S12和S13之间，另一端通过第一电感L2a接地，形成第二并联支路，第二并联支路中的第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b性能不一致，面积不等，另外从第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b的节点引入一个第二电感L2b到地。第一并联支路中的第二电感L1b和第二并联支路中的第二电感L2b存在互感M1。第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S13和S14之间，另一端通过第一电感L3a接地，形成第三并联支路，第三并联支路中的第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b性能不一致，面积不等，另外从第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b之间的节点引入一个第二电感L3b到地。该滤波器的并联体声波谐振器P1a、P1b、P2a、P2b、P3a、P3b需要加载质量负载，使其并联谐振频率和串联体声波谐振器S11、S12、S13、S14的串联谐振频率接近，由此形成一个带通滤波器。

第二实施例与第一实施例主要区别在于，每条并联支路的并联体声波谐振器的性能不需要一样，可以面积不等，所加质量负载也可以不同。

本申请体声波滤波器实施例三

本申请实施例中还提供另一种体声波滤波器如图9，该拓扑结构仍为4-3梯形结构，包括1条串联支路和3条并联支路，主要由4个串联体声波谐振器、6个并联体声波谐振器、7个电感组成。其中串联体声波谐振器包括S11、S12、S13、S14，第一并联体声波谐振器包括P1a、P2a、P3a，第二并联体声波谐振器包括P1b、P2b、P3b，第一电感为L1a、L2a、L3a，第二电感为L1b、L2b、L2c、L3b，串联体声波谐振器S11、S12、S13、S14依次串联连接，形成串联支路，该串联支路两端分别接到节点1和2上。第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S11和S12之间，另一端通过第一电感L1a接地，形成第一并联支路，第一并联支路中的第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b性能完全一样，面积相等，另外从第一并联体声波谐振器P1a、第二并联体声波谐振器P1b之间的节点引入一个第二电感L1b到地。第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S12和S13之间，另一端通过第一电感L2a接地，形成第二并联支路，第二并联支路中的第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b性能完全一样，面积相等，另外从第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b的节点引入一个第二电感L2b到地。第一并联支路中的第二电感L1b和第二并联支路中的第二电感L2b存在互感M1。第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b之间的节点另外再引入一个第二电感L2c到地。第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b串联连接后一端接到串联体声波谐振器S13和S14之间，另一端通过第一电感L3a接地，形成第三并联支路，第三并联支路中的第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b性能完全一样，面积相等，另外从第一并联体声波谐振器P3a、第二并联体声波谐振器P3b之间的节点引入一个第二电感L3b到地，第二并联支路中的第二电感L2c和第三并联支路中的第二电感L3b存在互感M2。该滤波器的并联体声波谐振器P1a、P1b、P2a、P2b、P3a、P3b需要加载质量负载，使其并联谐振频率和串联体声波谐振器S11、S12、S13、S14的串联谐振频率接近，由此形成一个带通滤波器。

该实施例与第一实施例的主要区别是从第一并联体声波谐振器P2a、第二并联体声波谐振器P2b之间的节点另外再引入一个第二电感L2c到地，第二并联支路中的第二电感L2c和第三并联支路中的第二电感L3b存在互感M2。

信号处理设备实施例

本申请实施例中还提供一种信号处理设备，包括：信号输入电路、信号输出电路和如上所述的体声波滤波器；所述信号输入电路与所述体声波滤波器相连接，所述体声波滤波器与所述信号输出电路相连接。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种体声波滤波器，包括：一条串联支路和多条并联支路；所述串联支路由若干串联体声波谐振器依次相连组成；相邻两个所述串联体声波谐振器之间的连接节点上连接一条所述并联支路；其特征在于，

每条并联支路包括第一并联体声波谐振器、第二并联体声波谐振器和第一电感，所述第一并联体声波谐振器、所述第二并联体声波谐振器和所述第一电感依次串联，并且所述第二并联体声波谐振器和所述第一电感同时与至少一个第二电感并联；

所述第一电感和所述第二电感均接地。

2.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的性能相同。

3.根据权利要求2所述的体声波滤波器，其特征在于，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的面积相等。

4.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器均加载质量负载。

5.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器加载的质量负载不同。

6.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的性能不同。

7.根据权利要求6所述的体声波滤波器，其特征在于，每条并联支路的所述第一并联体声波谐振器和所述第二并联体声波谐振器的面积不相等。

8.一种信号处理设备，其特征在于，包括：信号输入电路、信号输出电路和如权利要求1-7任一所述的体声波滤波器；所述信号输入电路与所述体声波滤波器相连接，所述体声波滤波器与所述信号输出电路相连接。