CN112671362A - Fbar滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于滤波器技术领域，提供了一种FBAR滤波器，该FBAR滤波器包括：将抵消电路的输入端连接FBAR滤波器电路的输入端，抵消电路的输出端连接FBAR滤波器电路的输出端，抵消电路用于形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从抵消电路通过，当工作频率处于FBAR滤波器的通带时，信号从FBAR滤波器电路通过。本申请通过增加抵消电路可在阻带低频端实现高抑制，且抵消电路中的元器件不会造成FBAR滤波器的芯片体积大幅增加，不会引入更多的损耗以及恶化带内插损。
Description
技术领域
本发明属于滤波器技术领域，尤其涉及一种薄膜腔声谐振(Film Bulk AcousticResonator，FBAR)滤波器。
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。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，且引入更多的损耗以及恶化带内插损。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种FBAR滤波器，旨在解决现有技术中实现高抑制时带来更多的损耗以及恶化带内插损的问题。
为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种FBAR滤波器，包括：抵消电路和FBAR滤波器电路；
所述抵消电路的输入端连接所述FBAR滤波器电路的输入端后作为FBAR滤波器的输入端，所述抵消电路的输出端连接所述FBAR滤波器电路的输出端后作为所述FBAR滤波器的输出端，所述抵消电路用于形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从所述抵消电路通过，当工作频率处于所述FBAR滤波器的通带时，信号从所述FBAR滤波器电路通过。
作为本申请另一实施例，所述抵消电路在待改善带外抑制的频点与所述FBAR滤波器电路的幅度相等，相位相差180°。
作为本申请另一实施例，所述抵消电路包括：电感L1、电感L2和传输线TL1；
所述电感L1的一端为所述抵消电路的输入端，所述电感L1的另一端分别连接所述电感L2的一端和所述传输线TL1的一端；
所述电感L2的另一端为所述抵消电路的输出端；
所述传输线TL1的另一端接地。
作为本申请另一实施例，所述电感L1的值为3.5nH；
所述电感L2的值为3.2nH，
所述传输线TL1的电长度为1.7°，特征阻抗值为55Ω。
作为本申请另一实施例，所述抵消电路包括：电感L3、电感L4和电感L5；
所述电感L3的一端为所述抵消电路的输入端，所述电感L3的另一端分别连接所述电感L4的一端和所述电感L5的一端；
所述电感L4的另一端为所述抵消电路的输出端；
所述电感L5的另一端接地。
作为本申请另一实施例，所述电感L3的值为3.5nH；
所述电感L4的值为3.2nH，
所述电感L5的值为0.1nH。
作为本申请另一实施例，所述FBAR滤波器电路包括：一条串联电路和多条并联电路；
所述串联电路由多个谐振器串联构成，所述串联电路的一端为所述FBAR滤波器电路的输入端，所述串联电路的另一端为所述FBAR滤波器电路的输出端；
每条并联电路由谐振器和接地电感串联组成，每条并联电路中谐振器的一端连接在相邻的串联谐振器之间或者所述串联电路中任一端与相邻的谐振器之间，每条并联电路的接地电感的一端接地。
作为本申请另一实施例，所述谐振器为薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器采用空气腔结构或固态装配型结构；
所述串联电路中串联连接的薄膜体声波谐振器的数量为1至5中的任一数值；
所述并联电路的数量为1至5中的任一数值。
作为本申请另一实施例，所述串联电路还包括输入引线电感和输出引线电感；
所述输入引线电感的一端为所述FBAR滤波器电路的输入端，所述输入引线电感的另一端连接串联的薄膜体声波谐振器后与所述输出引线电感的一端连接，所述输出引线电感的另一端为所述FBAR滤波器电路的输出端。
作为本申请另一实施例，所述输入引线电感L6和所述输出引线电感L7为键合线、采用GaAs基片实现的电感、采用陶瓷片实现的电感以及表贴电感中的任一种。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：与现有技术相比，本发明通过将抵消电路的输入端连接所述FBAR滤波器电路的输入端，所述抵消电路的输出端连接所述FBAR滤波器电路的输出端，所述抵消电路用于形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从所述抵消电路通过，当工作频率处于所述FBAR滤波器的通带时，信号从所述FBAR滤波器电路通过。本申请通过增加抵消电路可在阻带低频端实现高抑制，且抵消电路中的元器件不会造成FBAR滤波器的芯片体积大幅增加，不会引入更多的损耗以及恶化带内插损。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的FBAR滤波器的示意图；
图2是本发明实施例提供的FBAR滤波器电路的示意图；
图3是本发明实施例提供的FBAR滤波器电路对应的幅频特性曲线的示意图；
图4是本发明实施例提供的增加抵消电路后的FBAR滤波器的电路示例图；
图5是本发明实施例提供的增加抵消电路后的FBAR滤波器的对应的幅频特性曲线的示意图；
图6是本发明另一实施例提供的增加抵消电路后的FBAR滤波器的电路的示意图；
图7是本发明另一实施例提供的增加抵消电路后的FBAR滤波器的对应的幅频特性曲线的示意图；
图8(1)是本发明实施例提供的衰减器和移相器级联构成抵消电路的示意图；
图8(2)是本发明实施例提供的采用电感构成抵消电路的示意图；
图8(3)是本发明实施例提供的电容、微带线和电感串联构成抵消电路的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的FBAR滤波器的示意图，包括：抵消电路10和FBAR滤波器电路20；
所述抵消电路10的输入端连接所述FBAR滤波器电路20的输入端后作为FBAR滤波器的输入端，所述抵消电路10的输出端连接所述FBAR滤波器电路20的输出端后作为所述FBAR滤波器的输出端，所述抵消电路10用于形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从所述抵消电路通过，当工作频率处于所述FBAR滤波器的通带时，信号从所述FBAR滤波器电路通过。
可选的，上述抵消电路在待改善带外抑制的频点与所述FBAR滤波器电路的幅度相等，相位相差180°，这样可以使得抵消电路形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从第二通路通过。
可选的，如图2所示，所述FBAR滤波器电路20包括：一条串联电路201和多条并联电路202；
所述串联电路201由多个谐振器串联构成，所述串联电路201的一端为所述FBAR滤波器电路20的输入端，所述串联电路201的另一端为所述FBAR滤波器电路20的输出端；
每条并联电路202由谐振器和接地电感串联组成，每条并联电路中谐振器的一端连接在相邻的串联谐振器之间或者所述串联电路中任一端与相邻的谐振器之间，每条并联电路的接地电感的一端接地。
可选的，本实施例中谐振器为薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器采用空气腔(Air gap)结构或固态装配型(Solid Mounted Resonators，SMR)结构。
上述串联电路中串联连接的薄膜体声波谐振器的数量为1至5中的任一数值，即串联电路由1个薄膜体声波谐振器构成，或者串联电路由2个薄膜体声波谐振器串联构成，或者串联电路由3个薄膜体声波谐振器串联构成，或者串联电路由4个薄膜体声波谐振器串联构成，或者串联电路由5个薄膜体声波谐振器串联构成。
下面以4个薄膜体声波谐振器串联构成串联电路为例进行描述，如图2所示，串联电路201由依次串联的薄膜体声波谐振器X1、薄膜体声波谐振器X2、薄膜体声波谐振器X3、薄膜体声波谐振器X4构成。
可选的，所述串联电路201还包括输入引线电感L6和输出引线电感L7；
所述输入引线电感L6的一端为所述FBAR滤波器电路的输入端，所述输入引线电感L6的另一端连接串联的薄膜体声波谐振器后与所述输出引线电感L7的一端连接，所述输出引线电感L7的另一端为所述FBAR滤波器电路20的输出端。如图2所示，薄膜体声波谐振器X1与FBAR滤波器电路20的输入端之间连接输入引线电感L6，薄膜体声波谐振器X4与FBAR滤波器电路20的输出端之间连接输入引线电感L7。
可选的，并联电路的数量为1至5中的任一数值。如图2所示，所述薄膜体声波谐振器X5的一端连接在所述薄膜体声波谐振器X1和所述薄膜体声波谐振器X2之间，所述薄膜体声波谐振器X5的另一端串联所述接地电感L8后接地；
所述薄膜体声波谐振器X6的一端连接在所述薄膜体声波谐振器X2和所述薄膜体声波谐振器X3之间，所述薄膜体声波谐振器X6的另一端串联所述接地电感L9后接地；
所述薄膜体声波谐振器X7的一端连接在所述薄膜体声波谐振器X3和所述薄膜体声波谐振器X4之间，所述薄膜体声波谐振器X7的另一端串联所述接地电感L10后接地。
可选的，所述输入引线电感L6和所述输出引线电感L7为键合线、采用GaAs基片实现的电感、采用陶瓷片实现的电感以及表贴电感中的任一种。
对应图2所示的FBAR滤波器电路的幅频特性曲线，如图3所示，横坐标表示频率，单位为GHz，纵坐标为衰减值，单位为dB。
可选的，如图4所示，所述抵消电路10包括：电感L1、电感L2和传输线TL1；
所述电感L1的一端为所述抵消电路10的输入端，所述电感L1的另一端分别连接所述电感L2的一端和所述传输线TL1的一端；所述电感L2的另一端为所述抵消电路10的输出端；所述传输线TL1的另一端接地。
加入抵消电路10后，所述电感L1的值为3.5nH；所述电感L2的值为3.2nH，所述传输线TL1的电长度为1.7°，特征阻抗值为55Ω。对应的幅频特性曲线如图5所示，在2GHz处产生了一个传输零点，将图3与图5进行比较，图3中在2GHz处的衰减约为28dB，图5中在2GHz处的衰减约为45dB，因此，带外抑制有17dB左右的提高。
可选的，如图6所示，所述抵消电路10包括：电感L3、电感L4和电感L5；
所述电感L3的一端为所述抵消电路10的输入端，所述电感L3的另一端分别连接所述电感L4的一端和所述电感L5的一端；
所述电感L4的另一端为所述抵消电路10的输出端；
所述电感L5的另一端接地。
可选的，图6中的所述电感L3的值为3.5nH；所述电感L4的值为3.2nH，所述电感L5的值为0.1nH。对应的幅频特性曲线如图7所示，将图3与图7进行比较，图3中在2GHz处的衰减约为28dB，图7中在2GHz处的衰减约为49dB，因此，在2GHz处带外抑制有21dB左右的提高。
本申请中针对抵消电路的原理说明，参见图8(1)，采用衰减器和移相器级联构成抵消电路，通过调整衰减器的衰减量，实现在所需频点与主电路幅度相等，通过调整移相器的相位，实现在所需频点与主电路相位相差180°。图8(2)采用电感L0构成抵消电路，对于一个中心频率为2GHz的FBAR滤波器，要在1.4GHz处形成传输零点，电感L0约为100nH，在FBAR滤波器电路中难以实现。图8(3)为采用实现电容C1、微带线EL1和电感L11串联构成抵消电路，对于一个中心频率为2GHz的FBAR滤波器，要在1.4GHz处形成传输零点，C1约为0.1pF，L11约为20nH，微带线EL1的电长度约为7°，采用这种电路L11虽然减小了很多，但是也不适宜应用于芯片滤波器中，这是由于20nH电感的体积远远大于滤波器芯片的体积，造成带外抑制改善的同时大大增加了芯片体积。因此上述图8(2)和图8(3)的实现方式难以应用于工程实际的声波滤波器芯片中。本申请提出的图4和图6两种易于实现的抵消电路结构，这两种结构中元器件值适中，不会造成滤波器芯片体积的大幅增加，避免了在低频处产生传输零点时使用较大的电容和电感。
上述FBAR滤波器，通过将抵消电路的输入端连接所述FBAR滤波器电路的输入端，所述抵消电路的输出端连接所述FBAR滤波器电路的输出端，所述抵消电路用于形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从所述抵消电路通过，当工作频率处于所述FBAR滤波器的通带时，信号从所述FBAR滤波器电路通过。本申请通过增加抵消电路可在阻带低频端实现高抑制，且抵消电路中的元器件不会造成FBAR滤波器的芯片体积大幅增加，不会引入更多的损耗以及恶化带内插损。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种FBAR滤波器，其特征在于，包括：抵消电路和FBAR滤波器电路；
所述抵消电路的输入端连接所述FBAR滤波器电路的输入端后作为FBAR滤波器的输入端，所述抵消电路的输出端连接所述FBAR滤波器电路的输出端后作为所述FBAR滤波器的输出端，所述抵消电路用于形成第二通路，当工作频率处于FBAR滤波器的阻带时，信号从所述抵消电路通过，当工作频率处于所述FBAR滤波器的通带时，信号从所述FBAR滤波器电路通过。
2.如权利要求1所述的FBAR滤波器，其特征在于，
所述抵消电路在待改善带外抑制的频点与所述FBAR滤波器电路的幅度相等，相位相差180°。
3.如权利要求2所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述抵消电路包括：电感L1、电感L2和传输线TL1；
所述电感L1的一端为所述抵消电路的输入端，所述电感L1的另一端分别连接所述电感L2的一端和所述传输线TL1的一端；
所述电感L2的另一端为所述抵消电路的输出端；
所述传输线TL1的另一端接地。
4.如权利要求3所述的FBAR滤波器，其特征在于，
所述电感L1的值为3.5nH；
所述电感L2的值为3.2nH，
所述传输线TL1的电长度为1.7°，特征阻抗值为55Ω。
5.如权利要求2所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述抵消电路包括：电感L3、电感L4和电感L5；
所述电感L3的一端为所述抵消电路的输入端，所述电感L3的另一端分别连接所述电感L4的一端和所述电感L5的一端；
所述电感L4的另一端为所述抵消电路的输出端；
所述电感L5的另一端接地。
6.如权利要求5所述的FBAR滤波器，其特征在于，
所述电感L3的值为3.5nH；
所述电感L4的值为3.2nH，
所述电感L5的值为0.1nH。
7.如权利要求1-6中任一项所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述FBAR滤波器电路包括：一条串联电路和多条并联电路；
所述串联电路由多个谐振器串联构成，所述串联电路的一端为所述FBAR滤波器电路的输入端，所述串联电路的另一端为所述FBAR滤波器电路的输出端；
每条并联电路由谐振器和接地电感串联组成，每条并联电路中谐振器的一端连接在相邻的串联谐振器之间或者所述串联电路中任一端与相邻的谐振器之间，每条并联电路的接地电感的一端接地。
8.如权利要求7所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述谐振器为薄膜体声波谐振器，所述薄膜体声波谐振器采用空气腔结构或固态装配型结构；
所述串联电路中串联连接的薄膜体声波谐振器的数量为1至5中的任一数值；
所述并联电路的数量为1至5中的任一数值。
9.如权利要求8所述的FBAR滤波器，其特征在于，所述串联电路还包括输入引线电感和输出引线电感；
所述输入引线电感的一端为所述FBAR滤波器电路的输入端，所述输入引线电感的另一端连接串联的薄膜体声波谐振器后与所述输出引线电感的一端连接，所述输出引线电感的另一端为所述FBAR滤波器电路的输出端。
10.如权利要求9所述的FBAR滤波器，其特征在于，
所述输入引线电感L6和所述输出引线电感L7为键合线、采用GaAs基片实现的电感、采用陶瓷片实现的电感以及表贴电感中的任一种。
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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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210416 |