CN111600574A - 一种体声波滤波器及其带外抑制改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种体声波滤波器及其带外抑制改善方法，包括：一条串联支路、多条并联支路及并联谐振电路，串联支路由串联谐振器依次串联组成；并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地；所述并联谐振电路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端接地；当该并联谐振电路的谐振频率处于滤波器通带时，相当于开路状态，不影响信号传输，在滤波器通带外高频段，该并联谐振电路相当于电容，该电容对信号传输起到抑制作用，在滤波器通带外低频段，该并联谐振电路相当于电感，该电感会对信号传输起到抑制作用，进而实现体声波滤波器的带外抑制改善。
Description
技术领域
本发明涉及半导体及微机电系统领域，特别地涉及一种体声波滤波器及其带外抑制改善方法。
背景技术
随着无线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，在个人移动终端如手机上会有大量的滤波器使用。滤波器主要用来滤除不需要的射频信号，改善发射通路或接收通路的性能。随着通信系统业务的拓展，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。
体声波滤波器利用压电晶体的压电效应产生谐振，由于谐振由机械波产生，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，现有技术中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，如何改善体声波滤波器的带外抑制是本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种体声波滤波器，通过在体声波滤波器并联支路并联一个并联谐振电路的设计，改善体声波滤波器的带外抑制。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种体声波滤波器，包括：
一条串联支路、多条并联支路及并联谐振电路，
所述串联支路由串联谐振器依次串联组成；
所述并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地；
所述并联谐振电路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端接地。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述并联谐振电路为两个，两个并联谐振电路一端通过单刀双掷开关并联接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端接地。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述并联谐振电路并联接于体声波滤波器的串联支路的首末端或串联谐振器之间。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述并联谐振电路由谐振器和电感并联组成。
结合第一方面及其上述实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述串联支路由四个串联谐振器依次串联组成，所述并联支路由五个并联谐振器和四个电感组成，五个并联谐振器分别并联在串联支路的首末端及各串联谐振器之间，其中，第一、第二个并联谐振器连接同一电感接地，其余并联谐振器单独连接电感接地。
第二方面，提供一种体声波滤波器带外抑制改善方法，包括如下步骤：
(1)将体声波谐振器的并联谐振器加载相同质量负载，串联谐振器都不加载质量负载，调节并联谐振器的并联谐振频率与串联谐振器的串联谐振频率分别相同；
(2)将体声波谐振器的并联谐振电路中的谐振器加载质量负载，并且所加质量负载远大于其他并联谐振器所加的质量负载，调节该并联谐振电路的谐振频率刚好位于滤波器的通带内。
当该并联谐振电路的谐振频率处于滤波器通带时，其相当于开路状态，不影响信号的传输，在滤波器通带外高频段，并联谐振电路相当于一个电容，该电容会对高频信号传输起到抑制作用，同样，在滤波器通带外低频段，并联谐振电路相当于一个电感，该电感会对低频信号传输起到抑制作用，由此实现体声波滤波器的带外抑制改善。
结合第二方面及其上述实现方式，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述并联谐振电路为两个时，所述步骤(2)为将体声波谐振器的两个并联谐振电路中的谐振器加载不同质量负载，并且所加质量负载远大于其他并联谐振器所加的质量负载，调节该并联谐振电路的谐振频率刚好位于滤波器的通带内，通过单刀双掷开关的选择调整带外抑制。
第三方面，提供一种包含所述体声波滤波器的无线通信设备。
因此，本申请提出的这种体声波滤波器，能够通过在体声波滤波器并联支路并联一个并联谐振电路的设计，当该并联谐振电路的谐振频率处于滤波器通带时，其相当于开路状态，不影响信号的传输，在滤波器通带外高频段，并联谐振电路相当于一个电容，该电容会对信号传输起到抑制作用，同样，在滤波器通带外低频段，并联谐振电路相当于一个电感，该电感会对信号传输起到抑制作用，进而实现体声波滤波器的带外抑制改善。
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是本申请对比例提供的一种现有体声波滤波器结构示意图。
图2是本申请实施例1提供的一种体声波滤波器结构示意图。
图3是本申请对比例与实施例1的体声波滤波器通带左侧特性曲线对比图。
图4是本申请对比例与实施例1的体声波滤波器通带中间特性曲线对比图。
图5是本申请对比例与实施例1的体声波滤波器通带右侧特性曲线对比图。
图6是本申请实施例2提供的一种体声波滤波器结构示意图。
图7是本申请实施例3提供的一种体声波滤波器结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
应理解，文中描述的第一、第二只是为了指代和区别不同的信号、指令等，其中，第一、第二不具有先后顺序的限定。
对比例
图1示出了现有的体声波滤波器结构示意图，如图1所示，该体声波滤波器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串联组成，每条并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地。
具体到图1中，该现有的体声波滤波器拓扑结构为4-5梯形结构，主要由4个串联谐振器、5个并联谐振器、4个电感组成。其中，串联谐振器包括S11、S12、S13、S14，并联谐振器包括P11、P12、P13、P14、P15，电感包括L11、L12、L13、L14。串联谐振器S11、S12、S13、S14依次串联连接形成串联支路，该串联支路首末两端分别接到节点1和节点2上。并联谐振器P11和P12一端分别接到节点1与串联谐振器S11、串联谐振器S11与S12之间，另一端相连然后通过电感L11接地，而并联谐振器P13、P14、P15分别和电感L12、L13、L14串联连接，并联谐振器P13、P14、P15一端连接到串联支路相应的节点上，另一端接地。
该滤波器的并联谐振器P11、P12、P13、P14、P15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，而电感L11、L12、L13、L14起到控制该滤波器传输零点的作用，进而影响带外抑制。由于现有技术所加电感数量有限，对带外抑制影响范围有限，如果需要进一步提高带外抑制，通常需要增加级数，进而导致插损会进一步恶化。因此需要一种新型体声波滤波器，在几乎不影响插损的情况下，能进一步改善带外抑制。
实施例1
图2示出了本申请实施例1提供的一种体声波滤波器结构示意图。如图2所示，本实施例1与对比例的主要区别在于在对比例的最后一个并联支路上又并联了一个并联谐振电路，该体声波滤波器包括：一条串联支路、多条并联支路及并联谐振电路，所述串联支路由串联谐振器依次串联组成；所述并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地，所述并联谐振电路一端接于串联支路首端或末端，另一端接地。
具体到图2中，该体声波滤波器拓扑结构仍为4-5梯形结构，主要由4个串联谐振器、5个并联谐振器、4个电感组成以及一个并联谐振电路5组成。其中，串联谐振器包括S21、S22、S23、S24，并联谐振器包括P21、P22、P23、P24、P25，电感包括L21、L22、L23、L24，并联谐振电路5由谐振器P26和电感L25并联组成。串联谐振器S21、S22、S23、S24依次串联连接形成串联支路，该串联支路首末两端分别接到节点3和4上。并联谐振器P21和P22一端分别接到节点3与串联谐振器S21、串联谐振器S21与S22之间，另一端相连然后通过电感L21接地，而并联谐振器P23、P24、P25分别与电感L22、L23、L24串联连接，并联谐振器P23、P24、P25一端接到串联支路相应的节点上，另一端接地。并联谐振电路5一端接于节点4，另一端接地。
将对比例与本申请实施例1的体声波滤波器进行仿真，结果如图5-7所示，实线为对比例的仿真结果，虚线为第一实施例的仿真结果，从仿真结果来看，在滤波器通带的左侧，带外抑制有3-15dB的改善，在滤波器通带的右侧，带外抑制有2-5dB的改善。在滤波器通带内插损没有恶化。
实施例2
图6示出本申请实施例2提供的一种体声波滤波器结构示意图。如图6所示，本实施例2与实施例1的主要区别在于并联谐振电路5连接位置有所不同。该体声波滤波器包括：一条串联支路、多条并联支路及并联谐振电路，所述串联支路由串联谐振器依次串联组成；所述并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地，所述并联谐振电路一端接于串联谐振器之间，另一端接地。
具体到图6中，该体声波滤波器仍为4-5梯形结构，主要由4个串联谐振器、5个并联谐振器、4个电感组成以及一个并联谐振电路5组成。其中串联体声波谐振器包括S21、S22、S23、S24，并联谐振器包括P21、P22、P23、P24、P25，电感为L21、L22、L23、L24，并联谐振电路5由一个谐振器P26和电感L25并联组成，串联谐振器S21、S22、S23、S24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3和4上。并联谐振器的连接方式略有不同，如并联谐振器P21和P22一端分别接到节点3及串联谐振器S21和S22之间，另一端相连然后通过电感L21接地，而并联谐振器P23、P24、P25先分别和电感L22、L23、L24串联连接，然后一端接到串联支路相应的节点上，另一端接地。并联谐振电路5一端并接到并联谐振器P24和电感S23组成的并联支路上，另一端接地。
实施例3
图7示出了本申请实施例3提供的一种体声波滤波器结构示意图。如图7所示，本实施例3与实施例1的主要区别在于增加了一个单刀双掷开关和并联谐振电路，通过单刀双掷开关的选择可以调整带外抑制。该体声波滤波器包括：一条串联支路、多条并联支路及并联谐振电路，所述串联支路由串联谐振器依次串联组成；所述并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地；所述并联谐振电路为两个，两个并联谐振电路一端通过单刀双掷开关并联接于串联支路首端或末端，另一端接地。
具体到图7中，该体声波滤波器拓扑结构仍为4-5梯形结构，主要由4个串联谐振器、5个并联谐振器、4个电感以及2个并联谐振电路7、8和单刀双掷开关9组成。其中，串联谐振器包括S31、S32、S33、S34，并联谐振器包括P31、P32、P33、P34、P35，电感为L31、L32、L33、L34，并联谐振电路7由谐振器P36和电感L35并联组成，并联谐振电路8由谐振器P37和电感L36并联组成。串联谐振器S31、S32、S33、S34依次串联连接形成串联支路，该串联支路首末两端分别接到节点5和6上。并联谐振器P31和P32一端分别接到节点5与串联谐振器S31、串联谐振器S31和S32之间，另一端相连然后通过电感L31接地，而并联谐振器P33、P34、P35分别与电感L32、L33、L34串联连接，并联谐振器P33、P34、P35一端接到串联支路相应的节点上，另一端接地。并联谐振电路7一端接于单刀双掷开关9的端口42上，另一端接地；并联谐振电路8一端接于单刀双掷开关9的端口43上，另一端接地；单刀双掷开关9的端口41接于节点6上。
本实施例还提供一种体声波滤波器带外抑制改善方法，包括如下步骤：
(1)将体声波谐振器的并联谐振器加载相同质量负载，串联谐振器都不加载质量负载，调节并联谐振器的并联谐振频率与串联谐振器的串联谐振频率分别相同；
(2)将体声波谐振器的并联谐振电路中的谐振器加载质量负载，并且所加质量负载远大于其他并联谐振器所加的质量负载，调节该并联谐振电路的谐振频率刚好位于滤波器的通带内。
需要说明的是，上述带外抑制改善方法适用但不限于实施例1与实施例2的体声波谐振器。当该并联谐振电路的谐振频率处于滤波器通带时，其相当于开路状态，不影响信号的传输，在滤波器通带外高频段，并联谐振电路相当于一个电容，该电容会对高频信号传输起到抑制作用，同样，在滤波器通带外低频段，并联谐振电路相当于一个电感，该电感会对低频信号传输起到抑制作用，由此实现体声波滤波器的带外抑制改善。
作为优选的实施例，本实施例还提供另一种体声波滤波器带外抑制改善方法，包括如下步骤：
(1)将体声波谐振器的并联谐振器加载相同质量负载，串联谐振器都不加载质量负载，调节并联谐振器的并联谐振频率与串联谐振器的串联谐振频率分别相同；
(2)将体声波谐振器的两个并联谐振电路中的谐振器加载不同质量负载，并且所加质量负载远大于其他并联谐振器所加的质量负载，调节该并联谐振电路的谐振频率刚好位于滤波器的通带内，通过单刀双掷开关的选择调整带外抑制。
需要说明的是，上述带外抑制改善方法适用但不限于实施例3的体声波谐振器。结合图7可知，当并联谐振电路8的谐振频率处于滤波器通带，并和并联谐振电路7的谐振频率不同时，其相当于开路状态，不影响信号的传输，在滤波器通带外高频段，并联谐振电路相当于一个电容，该电容会对高频信号传输起到抑制作用，同样，在滤波器通带外低频段，并联谐振电路相当于一个电感，该电感会对低频信号传输起到抑制作用，通过单刀双掷开关9的选择可以调整带外抑制。
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 (8)
1.一种体声波滤波器，其特征在于，包括：
一条串联支路、多条并联支路及并联谐振电路，
所述串联支路由串联谐振器依次串联组成；
所述并联支路由并联谐振器和电感组成，每个并联支路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端通过电感接地；
所述并联谐振电路一端接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端接地。
2.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，所述并联谐振电路为两个，两个并联谐振电路一端通过单刀双掷开关并联接于两个相邻串联谐振器之间或者串联支路的首末端，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，所述并联谐振电路并联接于体声波滤波器的串联支路的首末端或串联谐振器之间。
4.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，所述并联谐振电路由谐振器和电感并联组成。
5.根据权利要求1中所述的体声波滤波器，其特征在于，所述串联支路由四个串联谐振器依次串联组成，所述并联支路由五个并联谐振器和四个电感组成，五个并联谐振器分别并联在串联支路的首末端及各串联谐振器之间，其中，第一、第二个并联谐振器连接同一电感接地，其余并联谐振器单独连接电感接地。
6.一种包括权利要求1-5任一权利要求所述的体声波滤波器的无线通信设备。
7.一种体声波滤波器带外抑制改善方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将体声波谐振器的并联谐振器加载相同质量负载，串联谐振器都不加载质量负载，调节并联谐振器的并联谐振频率与串联谐振器的串联谐振频率分别相同；
(2)将体声波谐振器的并联谐振电路中的谐振器加载质量负载，并且所加质量负载远大于其他并联谐振器所加的质量负载，调节该并联谐振电路的谐振频率刚好位于滤波器的通带内。
8.根据权利要求7所述的体声波滤波器带外抑制改善方法，其特征在于，所述并联谐振电路为两个时，所述步骤(2)为将体声波谐振器的两个并联谐振电路中的谐振器加载不同质量负载，并且所加质量负载远大于其他并联谐振器所加的质量负载，调节该并联谐振电路的谐振频率刚好位于滤波器的通带内，通过单刀双掷开关的选择调整带外抑制。
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