CN112134541B - 一种新型宽带声表滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型宽带声表滤波器，其包括信号输入端、并联连接的第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器、及信号输出端；第一DMS型滤波器包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，其中叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅；第二DMS型滤波器具有与第一DMS型滤波器相同的上述结构，并设置所述第二DMS型滤波器带通通带的新型谐振峰与第一DMS型滤波器带通通带的栅格谐振峰的谐振频率对齐。本发明通过在DMS型滤波器中增加反射栅，并将相位相同的两个谐振峰的频率对齐，达到了谐振峰叠加的效果，使得改进后的滤波器能够具有更宽的通带，并且在通带合成时不需要进行相位翻转，降低了设计难度。

Description

一种新型宽带声表滤波器
技术领域
本发明涉及声表面波滤波器技术领域，具体涉及一种基于DMS的新型宽带声表滤波器。
背景技术
声表面波滤波器是现代通信系统中常用的一种滤波器，它有着小型、高稳定性、抗干扰能力强、高选择性等优点。设计声表滤波器主要有梯形结构与DMS(Double-mode SAW，双模声表面波)型滤波器，其中DMS型滤波器在低端抑制和体积方面表现较优，因此被广泛应用于滤波器与双工器设计之中。但传统的DMS型滤波器的带宽较窄，如何进一步拓展带宽，是声表滤波器领域亟须解决的一个重点难题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种新型宽带声表滤波器。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种新型宽带声表滤波器，包括信号输入端、并联连接的第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器、及信号输出端；
所述信号输入端与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端连接；
所述第一DMS型滤波器包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，所述叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅；
所述第二DMS型滤波器包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，所述叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅；并设置所述第二DMS型滤波器带通通带的新型谐振峰与第一DMS型滤波器带通通带的栅格谐振峰的谐振频率对齐；
所述信号输出端与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输出端连接。
本方案的有益效果是：本发明通过分别在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的叉指换能器之间增加一定数量的反射栅，能够增加滤波器带宽；并且采用并联的两个结构基本相同的第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器进行通带合成，将第二DMS型滤波器带通通带的新型谐振峰与第一DMS型滤波器带通通带的栅格谐振峰的谐振频率对齐，实现在通带合成时不需要进行相位翻转即可获得更宽通带，在拓展带宽的同时对插损没有明显影响，具有较高抑制效果和较好的选择性，同时降低了滤波器设计难度，且具有较小的体积。
进一步地，所述信号输入端与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端之间还设置有第一串联谐振器，所述第一串联谐振器与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端串联连接。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端串联第一串联谐振器，能够增加高端抑制，提高通带右侧的矩形度。
进一步地，所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器之间还设置有第一并联谐振器，所述第一并联谐振器分别与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的输入端并联连接。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的信号输入端并联第一串联谐振器，能够增加低端抑制，提高通带左侧的矩形度。
进一步地，所述信号输出端与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输出端之间还设置有第二串联谐振器，所述第二串联谐振器与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输出端串联连接。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输出端串联第二串联谐振器，能够增加高端抑制，提高通带右侧的矩形度。
进一步地，所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器之间还设置有第二并联谐振器，所述第二并联谐振器分别与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的输出端并联连接。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的信号输出端并联第二并联谐振器，能够增加低端抑制，提高通带左侧的矩形度。
进一步地，所述信号输入端与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端之间还设置有第三串联谐振器，所述第三串联谐振器与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端串联连接。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的并联输入端串联第三串联谐振器，能够增加高端抑制，提高通带右侧的矩形度。
进一步地，所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器之间还设置有第三并联谐振器，所述第三并联谐振器分别与所述第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的输入端并联连接。
上述进一步方案的有益效果是：本发明通过在第一DMS型滤波器和第二DMS型滤波器的信号输入端并联第三并联谐振器，能够增加低端抑制，提高通带左侧的矩形度。
附图说明
图1为本发明的新型宽带声表滤波器的结构示意图；
图2为本发明的新型宽带声表滤波器中一个DMS型滤波器的导纳曲线及相位示意图；
图3为本发明实施例1中两个DMS型滤波器的导纳曲线合成示意图；
图4为本发明的新型宽带声表滤波器的信号输入端、信号输出端变形连接结构示意图；
图5为本发明的新型宽带声表滤波器的信号输入端、信号输出端另一种变形连接结构示意图；
图6为本发明实施例1中的滤波器结构示意图；
图7为本发明实施例1中的滤波器的滤波性能图；
图8为本发明实施例2中的滤波器结构示意图；
图9为本发明实施例2中的滤波器的滤波性能图。
其中附图标记为：1、信号输入端，2、第一DMS型滤波器，3、第二DMS型滤波器，4、信号输出端，5、第一串联谐振器，6、第一并联谐振器，7、第二串联谐振器，8、第二并联谐振器，9、第一接地端，10、第二接地端，11、第三接地端，12、第四接地端，13、第三串联谐振器，14、第三并联谐振器，15、第五接地端，16、第六接地端，17、第七接地端。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，本发明实施例提供了一种新型宽带声表滤波器，包括信号输入端1、并联连接的第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3、及信号输出端4；
所述信号输入端1与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输入端连接；
所述第一DMS型滤波器2包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，所述叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅；
所述第二DMS型滤波器3包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，所述叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅；并设置所述第二DMS型滤波器带通通带的新型谐振峰与第一DMS型滤波器带通通带的栅格谐振峰的谐振频率对齐；
所述信号输出端4与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输出端连接。
对于常规DMS型滤波器，当其具有一个带通通带时，一般由两个传输极点对通带进行支撑；其中一个为栅格谐振峰fgr，另一个为IDT叉指间距产生的腔体谐振峰fcr，并且两个谐振峰的相位相差180°。在进行通带合成时，通常利用栅格谐振峰fgr与腔体谐振峰fcr进行合成，但由于两个谐振峰的相位相差180°，当其谐振频率对准时，两个谐振峰是抵消的效果，会在通带内产生凹陷，因此需要对其中一个DMS的相位进行翻转，具体方式是翻转接受叉指换能器的接地指和信号指。
本发明的第一DMS型滤波器2以及第二DMS型滤波器3包括依次级联的汇流条、反射栅、输出叉指换能器、反射栅、输入叉指换能器、反射栅、输出叉指换能器、及反射栅，其中反射栅、输入叉指换能器、反射栅、输入叉指换能器、反射栅、输入叉指换能器、及反射栅共同构成DMS型滤波器结构；根据法布里-珀罗谐振原理，在DMS型滤波器的带通通带内引入一个与栅格谐振峰fgr相位相同的新型谐振峰，如图2所示，图中实线为本发明DMS型滤波器的导纳曲线，虚线为本发明DMS型滤波器的S参数的相位，1所标导纳峰与2所标导纳峰其相位相同，从而使得新型滤波器由上述三个谐振峰支撑通带。
本发明通过对本发明所述的DMS型滤波器通带的谐振峰的相位进行分析，在进行通带合成时，将较低频的DMS型滤波器带通通带的新型谐振峰与较高频DMS型滤波器带通通带的栅格谐振峰的谐振频率对齐，达到谐振峰叠加的效果，从而省略了常规通带合成中进行相位反转的处理方式，并且使得新型滤波器能够具有更宽的通带，降低了设计难度。
如图3所示，本发明对DMS型滤波器进行通带合成，将频率较低的第一DMS型滤波器2的谐振峰2与频率较高的第二DMS型滤波器3的谐振峰1在频率上对齐，并将两个DMS型滤波器并联连接；其中实线是第一DMS型滤波器2的导纳曲线，虚线是第二DMS型滤波器3的导纳曲线，导纳峰1与导纳峰2重合，其相位一致，因此在重合处其幅度具有相长性。
图4、图5为图1所示新型宽带声表面波滤波器的变形结构，其中的DMS型滤波器的结构与上述结构相同。
图4所示新型宽带声表面波滤波器中信号输入端1、信号输出端4与图1所示新型宽带声表面波滤波器的信号输入端1、信号输出端4相反。
图5所示新型宽带声表面波滤波器中信号输入端1连接左侧DMS型滤波器中间的叉指换能器的信号端、右侧DMS型滤波器两侧的叉指换能器的信号端，信号输出端4连接左侧DMS型滤波器两侧的叉指换能器的信号端，右侧DMS型滤波器中间的叉指换能器的信号端。
上述图1、及图4和图5所示的变形结构仅为本实施例对DMS型滤波器中叉指换能器信号端连接方式的有限举例说明，在本实施例技术启示下根据本领域的常规手段做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
实施例1
参照图6，本实施例的核心结构为本发明所述两个并联DMS结构，区别在于本实施例的信号输入端1与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输入端之间还设置有第一串联谐振器5，第一串联谐振器5与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输入端串联连接。
第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3之间还设置有第一并联谐振器6，第一并联谐振器6分别与第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的输入端并联连接。
信号输出端4与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输出端之间还设置有第二串联谐振器7，第二串联谐振器7与第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输出端串联连接。
第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3之间还设置有第二并联谐振器8，第二并联谐振器8分别与第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的输出端并联连接。
第一并联谐振器5的接地侧与第一接地端9连接。
第一DMS型滤波器2的输入叉指换能器和输出叉指换能器的接地侧与第二接地端10、第三接地端11连接。
第二DMS型滤波器3的输入叉指换能器和输出叉指换能器的接地侧与第二接地端10、第三接地端11、第四接地端12连接。
本实施例在实施例1的新型宽带声表滤波器的基础上添加第一串联谐振器5、第一并联谐振器6、第二串联谐振器7和第二并联谐振器8，能够在提升滤波器性能的同时，保持依然具有较好的损耗性能和较高的抑制性能。
本实施例通带性能如图7所示，通带合成后的带宽为758MHz-821MHz，其通带覆盖了Band 28Rx-full band通带:758MHz-803MHz以及Band 20Rx通带:791MHz-821MHz。其通带边缘损耗<2.5dB，带内波动<0.5dB，带外抑制>35dB。
实施例2
参照图8，本实施例的核心结构为本发明所述两个并联DMS结构，本实施例将本发明的新型宽带声表滤波器应用于WLP(Wafer Level Package)封装的Band 41-full band频段(2496MHz-2690MHz)。
本实施例的信号输入端1与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输入端之间还设置有第三串联谐振器13，第三串联谐振器13与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的并联输入端串联连接。
第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3之间还设置有第三并联谐振器14，第三并联谐振器14分别与所述第一DMS型滤波器2和第二DMS型滤波器3的输入端并联连接。
第一DMS型滤波器2的输入叉指换能器和输出叉指换能器的接地侧与第五接地端15、第六接地端16连接。
第二DMS型滤波器3的输入叉指换能器和输出叉指换能器的接地侧与第五接地端15、第六接地端16连接。
第三并联谐振器14的接地侧与第七接地端17连接。
如图9所示，本实施例滤波器的通带覆盖了整个Band 41-full band通带且通带较平整，与普通的梯形声表滤波器相比具有尺寸小、抑制好的优点。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种新型宽带声表滤波器，其特征在于，包括信号输入端(1)、并联连接的第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)、及信号输出端(4)；
所述信号输入端(1)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输入端连接；
所述第一DMS型滤波器(2)包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，所述叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅，以在第一DMS型滤波器(2)的带通通带内引入一个与第一栅格谐振峰相位相同的第一新型谐振峰；
所述第二DMS型滤波器(3)包括依次级联的汇流条、叉指换能器结构及反射栅，所述叉指换能器结构包括至少三个数量的叉指换能器，相邻所述叉指换能器之间设置有反射栅，以在第二DMS型滤波器(3)的带通通带内引入一个与第二栅格谐振峰相位相同的第二新型谐振峰；并设置所述第二DMS型滤波器(3)带通通带的第二新型谐振峰与第一DMS型滤波器(2)带通通带的第一栅格谐振峰的谐振频率对齐；
所述信号输出端(4)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输出端连接。
2.根据权利要求1所述的新型宽带声表滤波器，其特征在于，所述信号输入端(1)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输入端之间还设置有第一串联谐振器(5)，所述第一串联谐振器(5)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输入端串联连接。
3.根据权利要求2所述的新型宽带声表滤波器，其特征在于，所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)之间还设置有第一并联谐振器(6)，所述第一并联谐振器(6)分别与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的输入端并联连接。
4.根据权利要求3所述的新型宽带声表滤波器，其特征在于，所述信号输出端(4)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输出端之间还设置有第二串联谐振器(7)，所述第二串联谐振器(7)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输出端串联连接。
5.根据权利要求4所述的新型宽带声表滤波器，其特征在于，所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)之间还设置有第二并联谐振器(8)，所述第二并联谐振器(8)分别与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的输出端并联连接。
6.根据权利要求1所述的新型宽带声表滤波器，其特征在于，所述信号输入端(1)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输入端之间还设置有第三串联谐振器(13)，所述第三串联谐振器(13)与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的并联输入端串联连接。
7.根据权利要求6所述的新型宽带声表滤波器，其特征在于，所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)之间还设置有第三并联谐振器(14)，所述第三并联谐振器(14)分别与所述第一DMS型滤波器(2)和第二DMS型滤波器(3)的输入端并联连接。
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