CN112003585A - 一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器、双工器 - Google Patents

一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器、双工器 Download PDF

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Abstract

本发明的一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器、双工器，包括相互连接的两个混合耦合器，混合耦合器包括输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO，两个混合耦合器的直通端口T相互连接且中间设有两端口网络F1，两个混合耦合器的耦合端口C相互连接且中间设有两端口网络F2，两个混合耦合器的输入端口In分别连接有两端口网络F3和TX端口，两个混合耦合器的隔离端口ISO分别连接有ANT和负载，两端口网络F1、两端口网络F2和两端口网络F3均为相同的两端口网络。

Description

一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器、双工器
技术领域
本发明属于电子技术领域，具体来说是一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器、双工器。
背景技术
随着消费电子行业对体积及性能的要求越来越严苛，使得在便携式消费电子产品中嵌入具有更多功能的微型射频模块成为可能。由于新的通信标准，信息信道和频带之间的距离越来越近，对射频滤波器和双工器的要求也越来越严格，新的通信设备，如智能手机，所有组件的占用空间和成本必须非常小，因为需要更多组件来支持多种标准和应用程序，以及多个通信发射器和接收器同时工作的共存通信系统。
射频(RF)滤波器和双工器一直是通信系统的重要组成部分。高选择性、低插入损耗、紧凑的尺寸、处理大信号的能力(功率处理)、高线性度、可制造性和低成本可能是射频滤波器和双工器的一些重要需求特性。
压电材料可用于实现紧凑型高Q谐振器。晶体谐振器被广泛应用于产生光谱纯振荡器。声表面波(SAW)谐振器已广泛应用于实现紧凑型低损耗选择性射频滤波器和双工器。近年来，体声波(BAW)谐振器已被用来构造高性能的射频滤波器、双工器和振荡器。高质量因数的陶瓷谐振器和微机电系统(MEMS)谐振器也被用于频率产生和滤波应用。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的滤波器、双工器存在尺寸大、性能低和损耗高的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于对消技术的微型声波谐振器的双工器，包括相互连接的两个混合耦合器，所述混合耦合器包括输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO，两个混合耦合器的直通端口T相互连接且中间设有两端口网络F1，两个混合耦合器的耦合端口C相互连接且中间设有两端口网络F2，两个混合耦合器的输入端口In分别连接有两端口网络F3和TX端口，两个混合耦合器的隔离端口ISO分别连接有ANT和负载，所述两端口网络F1、两端口网络F2和两端口网络F3均为相同的两端口网络。
优选的，所述两端口网络F3和ANT与同一个混合耦合器连接，所述TX端口和负载与同一个混合耦合器连接。
优选的，所述两端口网络F3还连接有RX端口。
优选的，输入端口In输入的信号被直通端口T、耦合端口C等分，直通端口T、耦合端口C输出的信号具有相对于正交混合电路的正交相移。
一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器，包括一个混合耦合器，该混合耦合器的直通端口T和耦合端口C连接形成回路且该回路上设有两端口网络F1，所述混合耦合器的隔离端口ISO连接有输出端口，所述混合耦合器的输入端口In连接有两端口网络F2，所述两端口网络F1和两端口网络F2均为相同的两端口网络。
一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器，包括一个混合耦合器，该混合耦合器的输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO均连接有不同的两端口网络，且与输入端口In相连接的两端口网络还连接有信号输入端，与直通端口T、耦合端口C相连接的两端口网络分别连接有负载并接地，与隔离端口ISO相连接的两端口网络还连接有信号输出端。
一种集成封装结构，包括至少一个混合模块和至少一个滤波器模块，所述混合模块包括至少一个混合耦合器，所述滤波器模块包括至少一个滤波器。
优选的，还包括放大器，该放大器为功率放大器、低噪声放大器或射频放大器中的至少一种。
优选的，还包括滤波器模块，所述滤波器模块包括至少一个滤波器，该滤波器为SAW谐振器或BAW谐振器。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器、双工器，包括相互连接的两个混合耦合器，混合耦合器包括输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO，两个混合耦合器的直通端口T相互连接且中间设有两端口网络F1，两个混合耦合器的耦合端口C相互连接且中间设有两端口网络F2，两个混合耦合器的输入端口In分别连接有两端口网络F3和TX端口，两个混合耦合器的隔离端口ISO分别连接有ANT和负载，两端口网络F1、两端口网络F2和两端口网络F3均为相同的两端口网络。由于声学谐振器的品质因素有限，滤波器和双工器中的插入损耗可能与所用谐振器的数量成正比。换句话说，滤波器和TX和RX滤波器的阶数越大，滤波器和双工器的损耗可能就越大。通过在滤波器和双工器的设计中加入混合耦合器，可以打破这种插入损失和隔离或阻带抑制权衡。
附图说明
图1为本实施例1的结构示意图；
图2为本实施例2的结构示意图；
图3为本实施例3的结构示意图；
图4为本实施例4的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
参照图1，本实施例的一种基于对消技术的微型声波谐振器的双工器，包括相互连接的两个混合耦合器，所述混合耦合器包括输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO，两个混合耦合器的直通端口T相互连接且中间设有两端口网络F1，两个混合耦合器的耦合端口C相互连接且中间设有两端口网络F2，两个混合耦合器的输入端口In分别连接有两端口网络F3和TX端口，两个混合耦合器的隔离端口ISO分别连接有ANT和负载，所述两端口网络F1、两端口网络F2和两端口网络F3均为相同的两端口网络。
两端口网络目的是隔离RX端口和TX端口，同时允许信号在ANT和TX端口之间以及RX端口和TX端口之间传播。剩余的隔离端口的混合对消网络可以终止与匹配的负载。两个本质上相同的两端口网络工程F1被放置在两个混合耦合器之间，另一个两端口网络被添加在RX端口。两端口网络F3是一个在RX频段传递信号的滤波器。两端口网络F1和F2是在TX频带传递信号的滤波器。
其中，两端口网络F3和ANT与同一个混合耦合器连接，所述TX端口和负载与同一个混合耦合器连接。所述两端口网络F3还连接有RX端口。
其中，输入端口In输入的信号被直通端口T、耦合端口C等分，直通端口T、耦合端口C输出的信号具有相对于正交混合电路的正交相移。
由于声学谐振器的品质因素有限，滤波器和双工器中的插入损耗可能与所用谐振器的数量成正比。换句话说，滤波器和TX和RX滤波器的阶数越大，滤波器和双工器的损耗可能就越大。通过在滤波器和双工器的设计中加入混合耦合器，可以打破这种插入损失和隔离或阻带抑制权衡。
实施例2
参照图2，本实施例的一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器，包括一个混合耦合器，该混合耦合器的直通端口T和耦合端口C连接形成回路且该回路上设有两端口网络F1，所述混合耦合器的隔离端口ISO连接有输出端口，所述混合耦合器的输入端口In连接有两端口网络F2，所述两端口网络F1和两端口网络F2均为相同的两端口网络。
两端口网络可以设计成在两个端口之间具有带通传输函数，该函数对应于两个端口的带阻反射系数。然后，如果这个双端口网络用于F1，可能通过将滤波器F1的通带对准所需的阻带来改进滤波器的阻带抑制。因此，即使在图2的方法中对滤波器F1和F2使用比传统滤波器设计更小的阶数，也有可能实现与使用大量谐振器的传统滤波器设计相当的阻带抑制。
实施例3
参照图3，本实施例的一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器，包括一个混合耦合器，该混合耦合器的输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO均连接有不同的两端口网络，且与输入端口In相连接的两端口网络还连接有信号输入端，与直通端口T、耦合端口C相连接的两端口网络分别连接有负载并接地，与隔离端口ISO相连接的两端口网络还连接有信号输出端。
本实施例通过使用反射型滤波器来实现由滤波器F1和F2的通带增强、阻带抑制。
图3显示了基于双工器的混合耦合器和基于单通带的混合耦合器的滤波器中的滤波器，只适用于这些滤波器具有多个通带的情况。应用于包括载波聚合、多频带、多模式状况。
实施例4
参照图4，本实施例的一种集成封装结构，包括至少一个混合模块和至少一个滤波器模块，所述混合模块包括至少一个混合耦合器，所述滤波器模块包括至少一个滤波器。
还包括放大器，该放大器为功率放大器、低噪声放大器或射频放大器中的至少一种。
还包括滤波器模块，所述滤波器模块包括至少一个滤波器，该滤波器为SAW谐振器或BAW谐振器。
如图4中，一个或多个混合耦合器模块可以与一个或多个滤波器模块集成在一个封装内。每个混合模块可以包含一个或多个混合耦合器。每个滤波器模块可以包含一个或多个谐振器或滤波器。每个混合模块可以使用IPD工艺，每个滤波器可以使用SAW或BAW谐振器。此外，滤波器和混合耦合器模块可以与放大器或开关模块(每个模块分别包括一个或多个放大器和开关)共同封装。放大器可以由功率放大器(PA)、低噪声放大器(LNA)或其他射频(RF)放大器组成。该模块可以由一个或多个混合耦合器、一个或多个使用声学谐振器的滤波器、一个或多个开关以及一个或多个放大器(可以是LNA、PA或其他RF放大器)组成。
通过运用对消技术的微型声波谐振器滤波器和双工器，内部通过使用组合排列的体声波谐振器来优化滤波器、双工器内部结构，以使双工器结构紧凑、减小体积，同时通过在滤波器和双工器的设计中加入混合耦合器，可以打破这种插入损失和隔离或阻带抑制权衡，继而提高性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种基于对消技术的微型声波谐振器的双工器，其特征在于：包括相互连接的两个混合耦合器，所述混合耦合器包括输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO，两个混合耦合器的直通端口T相互连接且中间设有两端口网络F1，两个混合耦合器的耦合端口C相互连接且中间设有两端口网络F2，两个混合耦合器的输入端口In分别连接有两端口网络F3和TX端口，两个混合耦合器的隔离端口ISO分别连接有ANT和负载，所述两端口网络F1、两端口网络F2和两端口网络F3均为相同的两端口网络。
2.根据权利要求1所述的一种基于对消技术的微型声波谐振器的双工器，其特征在于：所述两端口网络F3和ANT与同一个混合耦合器连接，所述TX端口和负载与同一个混合耦合器连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于对消技术的微型声波谐振器的双工器，其特征在于：所述两端口网络F3还连接有RX端口。
4.根据权利要求1所述的一种基于对消技术的微型声波谐振器的双工器，其特征在于：输入端口In输入的信号被直通端口T、耦合端口C等分，直通端口T、耦合端口C输出的信号具有相对于正交混合电路的正交相移。
5.一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器，其特征在于：包括一个混合耦合器，该混合耦合器的直通端口T和耦合端口C连接形成回路且该回路上设有两端口网络F1，所述混合耦合器的隔离端口ISO连接有输出端口，所述混合耦合器的输入端口In连接有两端口网络F2，所述两端口网络F1和两端口网络F2均为相同的两端口网络。
6.一种基于对消技术的微型声波谐振器的滤波器，其特征在于：包括一个混合耦合器，该混合耦合器的输入端口In、直通端口T、耦合端口C和隔离端口ISO均连接有不同的两端口网络，且与输入端口In相连接的两端口网络还连接有信号输入端，与直通端口T、耦合端口C相连接的两端口网络分别连接有负载并接地，与隔离端口ISO相连接的两端口网络还连接有信号输出端。
7.一种集成封装结构，其特征在于：包括至少一个混合模块和至少一个滤波器模块，所述混合模块包括至少一个混合耦合器，所述滤波器模块包括至少一个滤波器。
8.根据权利要求7所述的一种集成封装结构，其特征在于：还包括放大器，该放大器为功率放大器、低噪声放大器或射频放大器中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的一种集成封装结构，其特征在于：还包括滤波器模块，所述滤波器模块包括至少一个滤波器，该滤波器为SAW谐振器或BAW谐振器。
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