CN111224641A - 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置 - Google Patents

一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111224641A
CN111224641A CN202010073583.6A CN202010073583A CN111224641A CN 111224641 A CN111224641 A CN 111224641A CN 202010073583 A CN202010073583 A CN 202010073583A CN 111224641 A CN111224641 A CN 111224641A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonator
temperature
parallel
filter
fsp
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010073583.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111224641B (zh
Inventor
庞慰
边子鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Original Assignee
ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd filed Critical ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Priority to CN202010073583.6A priority Critical patent/CN111224641B/zh
Publication of CN111224641A publication Critical patent/CN111224641A/zh
Priority to PCT/CN2020/141264 priority patent/WO2021147633A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111224641B publication Critical patent/CN111224641B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/70Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/703Networks using bulk acoustic wave devices
    • H03H9/706Duplexers
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/54Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明涉及滤波器技术领域,特别地涉及一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置,该滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器,部分串联谐振器和/或部分并联谐振器为温补谐振器,该温补谐振器包括温度补偿层。本发明提供的技术方案,与现有的普通滤波器或谐振器全部为温补谐振器的滤波器相比,在不影响滤波器带宽的情况下,实现滤波器的高滚降要求和良好的温度特性;同时,由于温补谐振器的损耗相对于普通谐振器的损耗更大,滤波器中引入温补谐振器的数量越多,滤波器的插损就会越差,通过滤波器中局部温补谐振器的设计,在改善滤波器温漂特性的同时,实现了滤波器插损的最小恶化。

Description

一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域,特别地涉及一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置。
背景技术
随着无线通讯应用的发展,人们对于数据传输速率的要求越来越高,与数据传输速率相对应的是频谱资源的高利用率和频谱的复杂化。通信协议的复杂化对于射频系统的各种性能提出了严格的要求,在射频前端模块,射频滤波器起着至关重要的作用,它可以将带外干扰和噪声滤除掉以满足射频系统和通信协议对于信噪比的要求。
射频滤波器主要应用于无线通信系统,例如,基站的射频前端,移动电话,电脑,卫星通讯,雷达,电子对抗系统等等。射频滤波器的主要性能指标为插损、带外抑制、功率容量、线性度、器件尺寸和温漂特性。良好的滤波器性能可以在一定程度上提高通信系统的数据传输速率、寿命及可靠性。所以对于无线通信系统高性能、简单化滤波器的设计是至关重要的。目前,能够满足通讯终端使用的小尺寸滤波类器件主要是压电声波滤波器,构成此类声波滤波器的谐振器主要包括:FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator,薄膜体声波谐振器),SMR(Solidly Mounted Resonator,固态装配谐振器)和SAW(Surface Acoustic Wave,表面声波谐振器)。其中基于体声波原理FBAR和SMR制造的滤波器(统称为BAW,体声波谐振器),相比基于表面声波原理SAW制造的滤波器,具有更低的插入损耗,更快的滚降特性等优势。
由于构成声波谐振器的压电材料和金属材料,都具有负温度系数的特点,即当温度增加时,谐振器的谐振频率均会以一定比例向低频方向移动(温度漂移)。一般情况下,SAW的温度系数为-35ppm/℃~-50ppm/℃,BAW的温度系数为-25ppm/℃~-30ppm/℃。虽然BAW相比SAW具有明显的温度漂移方面的性能优势,但是在一些特殊的应用场景下,这样的温度系数,仍然会对应用了滤波器的射频收发系统的性能产生不利影响,例如一个滤波器定义了从通带边缘到带外抑制的频率可变范围,那么温度系数的存在,就使得在考虑了温度漂移频率之后,这个可变范围变小,从而大大增加了滤波器的设计难度。
为了解决滤波器普遍存在的温度漂移问题,一个常见的解决方法是在谐振器中加入可以实现温度补偿效果的材料。对于声波谐振器,这种温度补偿材料通常为二氧化硅,因为二氧化硅具有正温度系数,并且可以通过一般的工艺制程制作,也同时具备低廉的价格,适合产品大批量生产的应用;温度补偿层的材料也可以为多晶硅、硼磷酸盐玻璃(BSG)、铬(Cr)或碲氧化物(TeO(x))等正温度系数材料;温度补偿层的厚度范围一般在
Figure BDA0002377898940000021
(埃)至
Figure BDA0002377898940000022
之间。这类加了温度补偿的材料的谐振器,也被称为频率温度系数(TemperatureCoefficient of Frequency,TCF)谐振器,是温度补偿滤波器的组成单元。
但是,在谐振器引入上述温度补偿层后,谐振器的性能变差,主要体现在谐振器损耗的增大,以及机电耦合系数(Kt2)的变小。谐振器的损耗直接影响滤波器的通带插损特性,从而增大射频链路中的损耗,恶化射频前端的收发性能。机电耦合系数变小,在一定频率条件下谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率之间的频率差减小,滤波器的滚降特性有可能改善,但同时滤波器的带宽也会变窄,大多数通信系统中,滤波器的带宽是根据系统要求提出的,带宽并不能无限制的缩窄。
发明内容
有鉴于此,本发明的主要目的是提供一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置,在具备一定带宽要求和插损要求的前提下,实现滤波器的高滚降要求和良好的温度特性。
为实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种滤波器,包括多个串联谐振器和多个并联谐振器,部分串联谐振器和/或部分并联谐振器为温补谐振器,该温补谐振器包括温度补偿层。
可选地,串联支路包括多级串联电路,至少一级串联电路中全部或部分串联谐振器为温补谐振器;并且/或者,并联支路包括多级并联电路,其中,至少一级并联电路中全部或部分并联谐振器为温补谐振器。
可选地,串联支路中温补谐振器的数量为1,其频率与其他串联谐振器频率关系如下:
Min(fsp_11、fsp_12、fsp_13……fsp_1n)-fsp_tcf≥delta_FR
其中,fsp_11为串联谐振器S11的并联谐振频率,fsp_12为串联谐振器S12的并联谐振频率,fsp_13为串联谐振器S13的并联谐振频率……fsp_1n为串联谐振器S1n的并联谐振频率,fsp_tcf为温补谐振器TCF的并联谐振频率;delta_FR为滤波器通带右侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
可选地,串联支路中温补谐振器的数量大于等于2,常温情况下,其频率与其他串联谐振器频率关系如下:
Min(fsp_11、fsp_12、fsp_13……fsp_1n)-Max(fsp_tcf1、fsp_tcf2……fsp_tcfn)≥delta_FR
其中,fsp_11为串联谐振器S11的并联谐振频率,fsp_12为串联谐振器S12的并联谐振频率,fsp_13为串联谐振器S13的并联谐振频率……fsp_1n为串联谐振器S1n的并联谐振频率;fsp_tcf1为温补谐振器TCF1的并联谐振频率,fsp_tcf2为温补谐振器TCF2的并联谐振频率……fsp_tcfn为温补谐振器TCFn的并联谐振频率;delta_FR为滤波器通带右侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
可选地,并联支路中,温补谐振器的数量为1,常温情况下,其频率与并联谐振频率关系如下:
Min(fpp_11、fpp_12、fpp_13……fpp_1n)-fpp_tcf≥delta_FL;
其中,fpp_11为并联谐振器P11的并联谐振频率,fpp_12为并联谐振器P12的并联谐振频率;fpp_13为并联谐振器P13的并联谐振频率……fpp_1n为并联谐振器P1n的并联谐振频率,fpp_tcf为温补谐振器TCF的并联谐振频率;delta_FL为滤波器通带左侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
可选地,并联支路中温补谐振器数量大于等于2,常温情况下,其频率与并联谐振频率关系如下;
Min(fpp_11、fpp_12、fpp_13……fpp_1n)-Max(fpp_tcf1、fpp_tcf2……fpp_tcfn)≥delta_FL
其中,fpp_11为并联谐振器P11的并联谐振频率,fpp_12为并联谐振器S12的并联谐振频率,fpp_13为并联谐振器P13的并联谐振频率……fpp_1n为并联谐振器P1n的并联谐振频率;fpp_tcf1为温补谐振器TCF1的并联谐振频率,fpp_tcf2为温补谐振器TCF2的并联谐振频率……fpp_tcfn为温补谐振器TCFn的并联谐振频率;delta_FL为滤波器通带左侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
可选地,所述温补谐振器具有正温漂系数,且其正温漂系数大小为未具有温补层的谐振器的温漂系数的大小的0至0.5倍。
可选地,所述温补谐振器的有效机电耦合系数小于未具有温补层的谐振器的有效机电耦合系数。
本发明的另一个方面,提供了一种双工器,包括上述滤波器。
本发明的又一个方面,提供了一种高频前端电路,包括上述滤波器。
本发明的再一个方面,提供了一种通信装置,包括上述滤波器。
根据本发明的技术方案,多个串联谐振器和多个并联谐振器中,部分谐振器中包括温度补偿层,使得该串联谐振器和/或并联谐振器成为具有一定温漂系数的温补谐振器。
与现有的普通滤波器或谐振器全部为温补谐振器的滤波器相比,具有以下优点:1、不影响滤波器的带宽;2、温补谐振器的小Kt2特性可以有效改善滤波器通带两侧的滚降特性;3、通过对温补谐振器的温补层厚度的设计,可以极大的改善滤波器的温漂特性甚至可以实现滤波器的零温漂;4、由于温补谐振器的损耗相对于普通谐振器的损耗更大,滤波器中引入温补谐振器的数量越多,滤波器的插损就会越差,通过滤波器中局部温补谐振器的设计,在改善滤波器温漂特性的同时,实现了滤波器插损的最小恶化。
附图说明
为了说明而非限制的目的,现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明,其中:
图1为现有技术中的滤波器的电路图;
图2为对比例即现有技术中的滤波器的插损特性及谐振器的阻抗特性曲线图;
图3为对比例即现有技术中的滤波器在不同温度环境下对应的插损特性曲线图;
图4为本发明实施方式中第一实施例的滤波器的电路图;
图5为本发明实施方式中添加了温度补偿层的FBAR谐振器的示意图;
图6是加温度补偿层前后的谐振器阻抗特性曲线对比图;
图7为本发明第一实施例的滤波器插损特性及谐振器阻抗特性的曲线图;
图8为本发明第一实施例与对比例的滤波器在常温条件下的插损特性对比图;
图9为本发明第一实施例中TCF谐振器0温漂条件下对应的三温特性曲线图与对比例三温特性曲线对比图;
图10为图9画圈区域的放大图;
图11为本发明第一实施例中TCF谐振器0温漂条件下与对比例在常温和高温条件下的插损特性对比图;
图12为本发明第一实施例中TCF谐振器正1MHz温漂与对比例在常温和高温条件下的插损特性对比图;
图13为本发明第二实施例的滤波器的电路图;
图14为本发明第二实施例的滤波器插损特性及谐振器阻抗特性的曲线图;
图15为本发明第二实施例与对比例在常温条件下的插损特性对比图;
图16为本发明第三实施例对应的电路图;
图17为本发明第三实施例的滤波器插损特性及谐振器阻抗特性的曲线图;
图18为本发明第三实施例与对比例在常温条件下的插损特性对比图;
图19为对比例与本发明实施例1、实施例2、实施例3的常温条件下的插损特性对比图;
图20为本发明实施方式中第四实施例的滤波器的电路图;
图21为本发明实施方式中第五实施例的滤波器的电路图;
图22为本发明实施方式中第六实施例的滤波器的电路图;
图23为本发明实施方式中第七实施例的滤波器的电路图;
图24为本发明实施方式中第八实施例的滤波器的电路图。
具体实施方式
图1为现有技术中的滤波器的电路图,其中,T1为滤波器100的输入端子,T2为滤波器的输出端子,该输入端子T1和输出端子T2为连接至滤波器的外部信号的端口。在输入端子T1和输出端子T2之间,有一系列位于串联通路位置上的串联第一谐振器S11、S12、S13和S14彼此串联相接。在输入端子T1和串联谐振器S11之间,串联连接一串联电感L1;在输入端子T2和串联谐振器S14之间,串联连接一串联电感L2。并联谐振器P11的一端与串联谐振器S11与S12之间的节点相连,并联谐振器P12的一端与串联谐振器S12与S13之间的节点相连,并联谐振器P11及P12的另一端彼此相连并与并联电感L3的一端相连,并联电感L3的另一端接地;并联谐振器P13的一端与串联谐振器S13与S14之间的节点相连,并联谐振器P14的一端与串联谐振器S14与串联电感L2之间的节点相连,并联谐振器P13及P14的另一端彼此相连并与并联电感L4的一端相连,并联电感L4的另一端接地。
串联谐振器S11、S12、S13及S14的串联谐振器频率分别为fss1、fss2、fss3及fss4,并联谐振频率为fsp1、fsp2、fsp3及fsp4;并联谐振器P11、P12、P13及P14的串联谐振器频率分别为fps1、fps2、fps3及fps4,并联谐振频率为fpp1、fpp2、fpp3及fpp4。串联谐振器和并联谐振器通过质量负载的不同设计(调节质量负载的面积、厚度等方式)实现串联谐振频率彼此不同。
图2为对比例即现有技术中的滤波器的插损特性及谐振器的阻抗特性曲线图,串联谐振器和并联谐振器共同作用形成滤波器通带特性。通过设置串联谐振器的串联谐振频率彼此不同以及串联谐振器的Kt2的变化,可以有效改善滤波器通带右侧的滚降特性。滤波器应用小Kt2谐振器容易实现良好的滚降特性,但是一旦设计指标(带宽、插损、带外抑制等)确定谐振器的Kt2也就基本确定了,这样滤波器带宽和滤波器良好的滚降特性是相互矛盾的,常规架构下宽带宽滤波器设计很难实现良好的滚降特性,且对于普通滤波器中的谐振器层叠已确定的条件下,通过对谐振器结构的改变,50Ohm谐振器Kt2变化只有±0.5%左右,对滤波器滚降特性的改善有限。
图3为对比例即现有技术中的滤波器在不同温度环境下对应的插损特性曲线图,其中带有三角形标签的曲线为95摄氏度环境下的插损特性曲线,带有正方形标签的曲线为常温25摄氏度环境下的插损特性曲线,带有圆形标签的曲线为-45摄氏度环境下的插损特性曲线。由于滤波器的压电介质材料以及电极材料均为负温度系数材料(-25ppm/℃~-30ppm/℃),而且高温条件下滤波器电极的热损耗增加,所以高温条件下的插损特性曲线相对于常温特性曲线向低频方向移动的同时插损也会掉落;与常温曲线相比,滤波器在低温下幅频曲线向高频方向移动,同时插入损耗变好,且一般情况下滤波器工作时通带信号大部分能量通过串联谐振器由输入端口T1传输到输出端口T2,串联谐振器温度会高于并联谐振器温度,故在同一外部环境下,通带右侧的频率漂移量大于通带左侧的频率漂移量。
图4为本发明实施方式中第一实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,本实施例的滤波器600中的一个串联谐振器替换为带有温补层的TCF谐振器(温补谐振器);本实施例中,将现有的串联谐振器S12替换为TCF。通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
图5为本发明实施方式中添加了温度补偿层的FBAR谐振器的示意图,图5中,51是半导体衬底材料,56是通过刻蚀得到的空气腔,薄膜体声波谐振器的底电极53淀积于半导体衬底51之上,52为压电薄膜材料,54为顶电极,55为温度补偿层。虚线框选区域为空气腔56、顶电极34、底电极33、温度补偿层55和压电层32的重叠区域为有效谐振区。温度补偿层的材料可以为多晶硅、硼磷酸盐玻璃(BSG)、二氧化硅(SiO2)、铬(Cr)或碲氧化物(TeO(x))等材料。其中,原本一次制作的下电极图形,分两次制作,在两次制作下电极图形之间,制作一层温度补偿层,温度补偿层的材料一般为二氧化硅,并且其图形小于下电极图形。这样,当下电极图形完全制作完成后,温度补偿层就被完全包裹于下电极材料中,这样的制作方法可以使温度补偿层完全被下电极包裹,从而有效的保护它不受其他工艺制作过程的破坏;另外,因为温度补偿层上面和下面的电极材料在边缘处连接在一起,避免了由于三者组成的寄生电容而使谐振器性能(损耗特性)大幅度恶化。
图6是加温度补偿层前后的谐振器阻抗特性曲线对比图。添加了温度补偿层后,谐振器的Kt2由原来的6.0%减少为3.0%,Rs由原来的0.8欧姆增大到1.6欧姆,而Rp则由原来的2800欧姆减小到1500欧姆,同时谐振器的温度系数由原来的-25ppm/℃~-30ppm/℃变为约0ppm/℃~25ppm/℃。可以看到,添加了温补层,Kt2会变比原来大约一半,Rs大约增大到原来的2倍,而Rp则大约减少到原来的一半,谐振器的损耗增加也一定程度上导致了Q值的降低。
图7为本发明第一实施例的滤波器插损特性及谐振器阻抗特性的曲线图,TCF谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_tcf、fsp_tcf,S11谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_11、fsp_11,S13谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_13、fsp_13,S14谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_14、fsp_14,常温条件下,TCF谐振器的并联谐振频率fsp_tcf与普通谐振器S11、S13及S14的并联谐振频率fsp_11、fsp_13及fsp_14存在如下关系:
Min(fsp_11、fsp_13、fsp_14)-fsp_tcf≥delta_FR
其中,delta_FR为滤波器通带右侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。fss_tcf、fss_11、fss_13、fss_14之间的关系不做限定。
图8为本发明第一实施例与对比例的滤波器在常温条件下的插损特性对比图,第一实施例中的一个串联谐振器为添加了温补层的TCF谐振器,所添加的温度补偿层厚度满足如下条件:该温补层产生的正温漂效应可以全部或部分抵消所有其他层的负温漂效应,从而使得TCF谐振器成为具有温漂系数等于0ppm/℃的温补谐振器,或者该温补层产生的正温漂效应大于所有其他层的负温漂效应,从而使得TCF谐振器成为具有正温漂系数的温补谐振器;由于第一实施例中加入TCF谐振器,TCF谐振器具有小Kt2特性,第一实施例可以在不影响滤波器带宽的前提下实现了通带右侧滚降特性的较大提升。
图9为本发明第一实施例中TCF谐振器0温漂条件下对应的三温特性曲线图与对比例三温特性曲线对比图,如图9所示,TCF谐振器0温漂条件下对应的三温特性曲线(低温:-45摄氏度、常温:25摄氏度、高温:95摄氏度)为实线,对比例三温特性曲线为虚线,二者对比可知,第一实施例的通带右侧的温漂特性得到较大改善。图10为图9画圈区域的放大图,第一实施例高温条件下通带右侧温漂0.5MHz,相比于对比例的2MHz温漂得到较大改善,同时,高温条件下在2150MHz处第一实施例的插损相对于对比例提升3dB左右。
图11为本发明第一实施例中TCF谐振器0温漂条件下与对比例在常温和高温条件下的插损特性对比图。图12为本发明第一实施例中TCF谐振器正1MHz温漂与对比例在常温和高温条件下的插损特性对比图。从图中可以看出,第一实施例实现了滤波器通带右侧的零温漂特性。即通过TCF谐振器的温补层厚度的合理设计实现了滤波器的零温漂特性。
图13为本发明第二实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,第二实施例中的滤波器700中的一个串联谐振器替换为带有温补层的TCF谐振器(温补谐振器);本实施例中,将现有的串联谐振器S13替换为TCF。通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
图14为本发明第二实施例的滤波器插损特性及谐振器阻抗特性的曲线图,TCF谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_tcf、fsp_tcf,S11谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_11、fsp_11,S12谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_12、fsp_12,S14谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_14、fsp_14,常温条件下,TCF谐振器的并联谐振频率fsp_tcf与普通谐振器S11、S12及S14的并联谐振频率fsp_11、fsp_12及fsp_14存在如下关系:
Min(fsp_11、fsp_12、fsp_14)-fsp_tcf≥delta_FR
其中,fss_tcf、fss_11、fss_13、fss_14之间的关系不做限定。
图15为本发明第二实施例与对比例在常温条件下的插损特性对比图,如图15所示,与第一实施例同理,由于第二实施例中加入TCF谐振器,TCF谐振器具有小Kt2特性,第二实施例可以在不影响滤波器带宽的前提下实现了通带右侧滚降特性的较大提升。
图16为本发明第三实施例对应的电路图,与现有的滤波器相比,第三实施例的滤波器800中的两个串联谐振器替换为带有温补层的TCF谐振器(温补谐振器),分别为TCF1和TCF2;本实施例中将TCF1谐振器和TCF2谐振器替换对比例中的串联谐振器S12和S13,通过温补层厚度的不同设计实现TCF1谐振器和TCF2谐振器温漂特性的改变。
图17为本发明第三实施例的滤波器插损特性及谐振器阻抗特性的曲线图,如图17所示,TCF1谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_tcf1、fsp_tcf1,TCF2谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_tcf2、fsp_tcf2,S11谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_11、fsp_11,S14谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fss_14、fsp_14,常温条件下,TCF1和TCF2谐振器的并联谐振频率fsp_tcf1、fsp_tcf2与普通串联谐振器S11和S14的并联谐振频率fsp_11、fsp_14存在如下关系:
Min(fsp_11、fsp_14)-Max(fsp_tcf1、fsp_tcf2)≥delta_FR
其中,fss_tcf1、fss_tcf2、fss_11、fss_14之间的关系不做限定。
图18为本发明第三实施例与对比例在常温条件下的插损特性对比图,如图18所示,与第一实施例和第二实施例同理,在串联支路中加入2个TCF谐振器,TCF谐振器具有小Kt2特性,因此,第三实施例可以在不影响滤波器带宽的前提下实现了通带右侧滚降特性的较大提升。
图19为对比例与本发明第一实施例、第二实施例、第三实施例的常温条件下的插损特性对比图,对比例中没有TCF谐振器,第一实施例和第二实施例的串联谐振器中有一个谐振器为TCF谐振器,第三实施例中的串联谐振器有两个谐振器为TCF谐振器。如前所述,TCF谐振器与普通谐振器相比,其Kt2会减小,Rs大约增大为普通谐振器的2倍,而Rp则大约减少到普通谐振器的一半,谐振器的损耗增加导致了Q值的降低,所以滤波器中包含的TCF谐振器越多,其通带插损特性越差,但是其温漂特性及滚降特性越好,故在设计过程中要根据设计指标要求对温漂特性、滚降特性和通带插损特性做权衡。
图20为本发明实施方式中第四实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,本实施例的滤波器900其中的一级串联电路包括两个谐振器,分别为现有串联谐振器S12和温补谐振器TCF,本实施例中同一级串联电路中的两谐振器一个设为普通的串联谐振器,一个设为温补谐振器,其结构上并不局限于此,还可以将该两个谐振器均设为温补谐振器;通过设置温补谐振器,以及通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
图21为本发明实施方式中第五实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,本实施例的滤波器110中的一个并联谐振器替换为了温补谐振器TCF;通过设置温补谐振器,以及通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
P11谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_11、fpp_11,P13谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_13、fpp_13,P14谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_14、fpp_14,TCF谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_tcf、fpp_tcf,常温条件下,TCF谐振器的并联谐振频率fpp_tcf与普通谐振器P11、P13及P14的并联谐振频率fpp_11、fpp_13及fpp_14存在如下关系:
Min(fpp_11、fpp_12、fpp_14)-fpp_tcf≥delta_FL
其中,delta_FL为滤波器通带右左侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量,fps_11、fps_12、fps_tcf、fps_14之间的关系不做限定。
图22为本发明实施方式中第六实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,本实施例的滤波器120中的两个并联谐振器替换为了温补谐振器,分别为TCF1和TCF2;通过设置温补谐振器,以及通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
P11谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_11、fpp_11,P14谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_14、fpp_14,TCF1谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_tcf1、fpp_tcf1,TCF2谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率分别为fps_tcf2、fpp_tcf2,常温条件下,TCF谐振器的并联谐振频率fpp_tcf1及fpp_tcf2与普通谐振器P11及P14的并联谐振频率fpp_11及fpp_14存在如下关系:
Min(fpp_11、fpp_14)-Max(fpp_tcf1、fpp_tcf2)≥delta_FL
其中,delta_FL为滤波器通带右左侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量,fps_11、fps_tcf1、fps_tcf2、fps_14之间的关系不做限定。
图23为本发明实施方式中第七实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,本实施例的滤波器900其中的一级并联电路包括两个谐振器,分别为温补谐振器TCF和并联谐振器P12,本实施例中同一级并联电路中的两谐振器一个设为普通的并联谐振器,一个设为温补谐振器,其结构上并不局限于此,还可以将该两个谐振器均设为温补谐振器;通过设置温补谐振器,以及通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
图24本发明实施方式中的第八实施例的滤波器的电路图,与现有的滤波器相比,本实施例的滤波器140中,串联支路中的设置一个温补谐振器TCF1,并联支路中设置一个温补谐振器TCF2,即在串联支路和并联支路中均设有温补谐振器;本实施例中,通过设置温补谐振器,以及通过温补层厚度的不同设计,实现TCF谐振器不同的温漂特性。
综上,采用本发明的技术方案,无论是相比全部为普通FBAR谐振器的滤波器,还是全部为温补谐振器的滤波器,均在性能上具有明显优势,兼顾了滤波器带宽、通带两侧滚降以及通带插入损耗特性。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,取决于设计要求和其他因素,可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种滤波器,包括多个串联谐振器和多个并联谐振器,其特征在于,
部分串联谐振器和/或部分并联谐振器为温补谐振器,该温补谐振器包括温度补偿层。
2.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于,串联支路包括多级串联电路,至少一级串联电路中全部或部分串联谐振器为温补谐振器;
并且/或者,
并联支路包括多级并联电路,其中,至少一级并联电路中全部或部分并联谐振器为温补谐振器。
3.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于,串联支路中温补谐振器的数量为1,其频率与其他串联谐振器频率关系如下:
Min(fsp_11、fsp_12、fsp_13……fsp_1n)-fsp_tcf≥delta_FR
其中,fsp_11为串联谐振器S11的并联谐振频率,fsp_12为串联谐振器S12的并联谐振频率,fsp_13为串联谐振器S13的并联谐振频率……fsp_1n为串联谐振器S1n的并联谐振频率,fsp_tcf为温补谐振器TCF的并联谐振频率;delta_FR为滤波器通带右侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
4.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于,串联支路中温补谐振器的数量大于等于2,常温情况下,其频率与其他串联谐振器频率关系如下:
Min(fsp_11、fsp_12、fsp_13……fsp_1n)-Max(fsp_tcf1、fsp_tcf2……fsp_tcfn)≥delta_FR
其中,fsp_11为串联谐振器S11的并联谐振频率,fsp_12为串联谐振器S12的并联谐振频率,fsp_13为串联谐振器S13的并联谐振频率……fsp_1n为串联谐振器S1n的并联谐振频率;fsp_tcf1为温补谐振器TCF1的并联谐振频率,fsp_tcf2为温补谐振器TCF2的并联谐振频率……fsp_tcfn为温补谐振器TCFn的并联谐振频率;delta_FR为滤波器通带右侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
5.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于,并联支路中,温补谐振器的数量为1,常温情况下,其频率与并联谐振频率关系如下:
Min(fpp_11、fpp_12、fpp_13……fpp_1n)-fpp_tcf≥delta_FL;
其中,fpp_11为并联谐振器P11的并联谐振频率,fpp_12为并联谐振器P12的并联谐振频率;fpp_13为并联谐振器P13的并联谐振频率……fpp_1n为并联谐振器P1n的并联谐振频率,fpp_tcf为温补谐振器TCF的并联谐振频率;delta_FL为滤波器通带左侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
6.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于,并联支路中温补谐振器数量大于等于2,常温情况下,其频率与并联谐振频率关系如下;
Min(fpp_11、fpp_12、fpp_13……fpp_1n)-Max(fpp_tcf1、fpp_tcf2……fpp_tcfn)≥delta_FL
其中,fpp_11为并联谐振器P11的并联谐振频率,fpp_12为并联谐振器S12的并联谐振频率,fpp_13为并联谐振器P13的并联谐振频率……fpp_1n为并联谐振器P1n的并联谐振频率;fpp_tcf1为温补谐振器TCF1的并联谐振频率,fpp_tcf2为温补谐振器TCF2的并联谐振频率……fpp_tcfn为温补谐振器TCFn的并联谐振频率;delta_FL为滤波器通带左侧-20dB处对应频率在高温和常温条件下的频率变化量。
7.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于:所述温补谐振器具有正温漂系数,且其正温漂系数大小为未具有温补层的谐振器的温漂系数的大小的0至0.5倍。
8.根据权利要求1所述的滤波器,其特征在于,所述温补谐振器的有效机电耦合系数小于未具有温补层的谐振器的有效机电耦合系数。
9.一种双工器,其特征在于,包括权利要求1至8中任一项所述滤波器。
10.一种高频前端电路,其特征在于,包括权利要求1至8中任一项所述滤波器。
11.一种通信装置,其特征在于,包括权利要求1至8中任一项所述滤波器。
CN202010073583.6A 2020-01-22 2020-01-22 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置 Active CN111224641B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010073583.6A CN111224641B (zh) 2020-01-22 2020-01-22 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置
PCT/CN2020/141264 WO2021147633A1 (zh) 2020-01-22 2020-12-30 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010073583.6A CN111224641B (zh) 2020-01-22 2020-01-22 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111224641A true CN111224641A (zh) 2020-06-02
CN111224641B CN111224641B (zh) 2021-08-10

Family

ID=70828483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010073583.6A Active CN111224641B (zh) 2020-01-22 2020-01-22 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111224641B (zh)
WO (1) WO2021147633A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111988013A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 诺思(天津)微系统有限责任公司 温补滤波器优化方法和温补滤波器、多工器、通信设备
WO2021147633A1 (zh) * 2020-01-22 2021-07-29 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置
WO2021227941A1 (zh) * 2020-05-09 2021-11-18 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器组件及制造方法、滤波器及电子设备

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303698A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Fujitsu Ltd 弾性表面波素子
JP2001044790A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Kyocera Corp 弾性表面波装置
CN1507152A (zh) * 2002-12-11 2004-06-23 Tdk��ʽ���� 压电谐振滤波器和双工器
CN1221077C (zh) * 2001-06-06 2005-09-28 株式会社村田制作所 弹性表面波装置
CN102916674A (zh) * 2011-08-03 2013-02-06 太阳诱电株式会社 声波滤波器
US20130109332A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-02 Triquint Semiconductor, Inc. Temperature compensation of acoustic resonators in the electrical domain
CN103138032A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 太阳诱电株式会社 双工器
CN103795369A (zh) * 2012-10-26 2014-05-14 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 具有低微调敏感度的温度补偿谐振器装置及制造所述装置的方法
US20140175950A1 (en) * 2011-03-29 2014-06-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising aluminum scandium nitride and temperature compensation feature
US20140340173A1 (en) * 2010-12-10 2014-11-20 Peregrine Semiconductor Corporation Method, System, and Apparatus for Resonator Circuits and Modulating Resonators
CN105048986A (zh) * 2014-04-30 2015-11-11 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 具有空气环及温度补偿层的声谐振器装置
US20160118957A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Avago Technologies General IP (Singapore) Pte. Ltd . Bulk acoustic resonator device including temperature compensation structure comprising low acoustic impedance layer
CN106664072A (zh) * 2014-07-31 2017-05-10 天工滤波方案日本有限公司 声波滤波器和使用其的双工器
US20170271741A1 (en) * 2013-11-18 2017-09-21 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave filter and duplexer
CN109478880A (zh) * 2016-06-29 2019-03-15 株式会社村田制作所 多工器、高频前端电路及通信装置
CN109802646A (zh) * 2018-12-26 2019-05-24 天津大学 带有温度补偿层的谐振器、滤波器
CN109831175A (zh) * 2018-12-26 2019-05-31 天津大学 一种薄膜体声波谐振器
US20190341911A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 Skyworks Solutions, Inc. Reduced temperature coefficient of frequency at filter transition band while retaining pass-band width

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101958696B (zh) * 2010-09-27 2013-04-17 张�浩 温度补偿薄膜体波谐振器及加工方法
US10541673B2 (en) * 2016-10-28 2020-01-21 Skyworks Solutions, Inc. Acoustic wave filter including two types of acoustic wave resonators
CN111224641B (zh) * 2020-01-22 2021-08-10 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303698A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Fujitsu Ltd 弾性表面波素子
JP2001044790A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Kyocera Corp 弾性表面波装置
CN1221077C (zh) * 2001-06-06 2005-09-28 株式会社村田制作所 弹性表面波装置
CN1507152A (zh) * 2002-12-11 2004-06-23 Tdk��ʽ���� 压电谐振滤波器和双工器
US20140340173A1 (en) * 2010-12-10 2014-11-20 Peregrine Semiconductor Corporation Method, System, and Apparatus for Resonator Circuits and Modulating Resonators
US20140175950A1 (en) * 2011-03-29 2014-06-26 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Acoustic resonator comprising aluminum scandium nitride and temperature compensation feature
CN102916674A (zh) * 2011-08-03 2013-02-06 太阳诱电株式会社 声波滤波器
US20130109332A1 (en) * 2011-11-02 2013-05-02 Triquint Semiconductor, Inc. Temperature compensation of acoustic resonators in the electrical domain
CN103138032A (zh) * 2011-11-22 2013-06-05 太阳诱电株式会社 双工器
CN103795369A (zh) * 2012-10-26 2014-05-14 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 具有低微调敏感度的温度补偿谐振器装置及制造所述装置的方法
US20170271741A1 (en) * 2013-11-18 2017-09-21 Taiyo Yuden Co., Ltd. Acoustic wave filter and duplexer
CN105048986A (zh) * 2014-04-30 2015-11-11 安华高科技通用Ip(新加坡)公司 具有空气环及温度补偿层的声谐振器装置
CN106664072A (zh) * 2014-07-31 2017-05-10 天工滤波方案日本有限公司 声波滤波器和使用其的双工器
US20160118957A1 (en) * 2014-10-22 2016-04-28 Avago Technologies General IP (Singapore) Pte. Ltd . Bulk acoustic resonator device including temperature compensation structure comprising low acoustic impedance layer
CN109478880A (zh) * 2016-06-29 2019-03-15 株式会社村田制作所 多工器、高频前端电路及通信装置
US20190341911A1 (en) * 2018-05-04 2019-11-07 Skyworks Solutions, Inc. Reduced temperature coefficient of frequency at filter transition band while retaining pass-band width
CN109802646A (zh) * 2018-12-26 2019-05-24 天津大学 带有温度补偿层的谐振器、滤波器
CN109831175A (zh) * 2018-12-26 2019-05-31 天津大学 一种薄膜体声波谐振器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021147633A1 (zh) * 2020-01-22 2021-07-29 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置
WO2021227941A1 (zh) * 2020-05-09 2021-11-18 诺思(天津)微系统有限责任公司 体声波谐振器组件及制造方法、滤波器及电子设备
CN111988013A (zh) * 2020-08-31 2020-11-24 诺思(天津)微系统有限责任公司 温补滤波器优化方法和温补滤波器、多工器、通信设备
CN111988013B (zh) * 2020-08-31 2021-06-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 温补滤波器优化方法和温补滤波器、多工器、通信设备
WO2022042464A1 (zh) * 2020-08-31 2022-03-03 诺思(天津)微系统有限责任公司 温补滤波器优化方法和温补滤波器、多工器、通信设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN111224641B (zh) 2021-08-10
WO2021147633A1 (zh) 2021-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111224641B (zh) 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置
CN111327288B (zh) 一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器
US8576024B2 (en) Electro-acoustic filter
US7498898B2 (en) Surface acoustic wave filter, and saw duplexer
CN111200419B (zh) 一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置
RU2534372C2 (ru) Устройство и способ каскадного соединения фильтров из разных материалов
US11114999B2 (en) Filter including acoustic wave resonator
CN1825759B (zh) 声表面波元件、分波器和通信设备
US10277198B2 (en) High power and low loss acoustic filter
CN111917392A (zh) 压电滤波器及其带外抑制改善方法、多工器、通信设备
CN112054777A (zh) 体声波谐振器组件及制造方法、滤波器及电子设备
CN111327295B (zh) 压电滤波器及其质量负载实现方法和含压电滤波器的装置
CN112073018B (zh) 双工器、多工器以及通信设备
CN111431505B (zh) 滤波器和多工器以及通信设备
CN111953314B (zh) 滤波器设计方法和滤波器、多工器、通信设备
KR20050035905A (ko) 단일 칩 fbar 듀플렉서
CN111130498A (zh) 一种双工器
US20020190815A1 (en) Surface acoustic wave device
US11088673B2 (en) Composite filter device, high-frequency front end circuit, and communication device
CN212305276U (zh) 带通滤波器和滤波器
CN111988007A (zh) 带通滤波器和滤波器
CN114128143A (zh) 具有减少的寄生模式的硅衬底上的薄膜litao3saw谐振器
CN113541635A (zh) 基于相位扰动层的高线性相位薄膜体声波滤波器
Tai et al. A novel thin film bulk acoustic resonator (FBAR) duplexer for wireless applications
US11063575B2 (en) Band reject filters

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: The invention relates to a filter, a duplexer, a high-frequency front-end circuit and a communication device

Effective date of registration: 20210908

Granted publication date: 20210810

Pledgee: Tianjin TEDA Haihe intelligent manufacturing industry development fund partnership (L.P.)

Pledgor: ROFS MICROSYSTEM(TIANJIN) Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980009034

PP01 Preservation of patent right
PP01 Preservation of patent right

Effective date of registration: 20240130

Granted publication date: 20210810