CN112865741A - 多工器和改善多工器隔离度的方法以及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多工器和改善多工器隔离度的方法以及通信设备，该多工器中的滤波器之间有更好的隔离度。该多工器包含两个或多个并联的滤波器，各所述滤波器包含多个压电声波谐振器，所述压电声波谐振器中包含对地电感，所述多工器具有至少一个容性结构，该容性结构的两极分别连接至两个对地电感的远地端，该两个对地电感属于不同的所述滤波器并且该两个对地电感之间存在互感。

Description

多工器和改善多工器隔离度的方法以及通信设备

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种多工器和改善多工器隔离度的方法以及通信设备。

背景技术

近年来的通信设备小型化和高性能趋势的加快，给射频前端提出了更高的挑战。在射频通信前端中，一方面要通过减小芯片和封装基板的尺寸来实现小型化，另一方面要通过减少损耗来源以及更好的谐振器配合设计来实现更好的性能。在现有的滤波器结构中，用于匹配的无源器件较多，同时用于改善特定性能比如滚降插损等也需要额外引入更多的电感、电容、耦合等多种结构。

普通的滤波器的一种典型结构如图1所示，图1是根据现有技术中的声波滤波器的一种结构的示意图。这种滤波器10中，输入端131和输出端132之间有电感121、122以及多个谐振器(通常称作串联谐振器)101～104，各串联谐振器的连接点与接地端之间的多个支路(通常称作并联支路)上分别设置有谐振器111～113(通常称作并联谐振器)，以及电感123～125。因为并联谐振器经由电感123～125接地，所以电感123～125又称作对地电感。

上述的谐振器为压电声波谐振器，压电声波谐振器是指利用压电效应产生谐振特性的谐振器，常用的包括但不限于：体声波压电谐振器(如FABR、SMR等)、表面声波压电谐振器。

普通的多工器的一种典型结构如图2A所示，图2A是根据现有技术中的多工器的一种结构的示意图。该多工器具有公共端Common和n个输出端F1至Fn，以及包含n个滤波器。各滤波器具有对地电感，作为示意，图中示出了滤波器1的两个对地电感G11、G12，以及滤波器n的两个对地电感Gn1、Gn2，这些对地电感一端连接至滤波器中的谐振器(图中未示出，可参考图1)，另一端连接至接地端GND。

图2B是根据现有技术中的多工器中不同滤波器的对地电感之间的互感的示意图。图2B以图2A所示的多工器为例，例如多工器20中的对地电感G11和Gn1因靠近而产生了互感M(图中省略多工器的其他部分)。该两个对地电感可以是在多工器封装基板的同一层或不同层中的走线，也可以是键合线。在实际当中，多工器的任两个滤波器之间都有可能产生类似的互感。

发明人在实现本发明的过程中发现，多工器中的不同的滤波器的对地电感之间如存在互感耦合，会恶化这些滤波器之间的隔离度。例如图2A和图2B中的互感M，会恶化滤波器1和滤波器n之间的隔离度。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种多工器和改善多工器隔离度的方法以及通信设备，该多工器中的滤波器之间有更好的隔离度。本发明提供如下技术方案：

一种多工器，包含两个或多个并联的滤波器，各所述滤波器包含多个压电声波谐振器，所述压电声波谐振器中包含对地电感，所述多工器具有至少一个容性结构，该容性结构的两极分别连接至两个对地电感的远地端，该两个对地电感属于不同的所述滤波器并且该两个对地电感之间存在互感。容性结构是能够在某些频段产生具有电容特性的结构。

可选地，所述容性结构包括如下之一种：压电声波谐振器；滤波器芯片内的平板电容；滤波器芯片内的插指电容；滤波器芯片内的容性结构；滤波器芯片外的容性器件；滤波器芯片外的容性结构。

可选地，所述容性结构与滤波器中的不存在互感的对地电感的距离、以及与所述滤波器的输入端、输出端的距离，均在50um以上，或者均在200um以上。

可选地，多个所述滤波器制作于同一个芯片中；或者，多个所述滤波器制作于多个芯片中，该多个芯片堆叠式排布或者在同一平面排布。

可选地，所述多个并联的滤波器中的第一对地电感与第二对地电感之间、第一对地电感与第三对地电感之间，均存在互感，其中第一、第二、第三对地电感分属于不同的滤波器；第一、第二对地电感的远地端之间具有第一容性结构，第一、第三对地电感的远地端之间具有第二容性结构。

可选地，所述多个并联的滤波器中的第一滤波器的第四对地电感和第五对地电感，分别与第二滤波器中的第六对地电感和第七对地电感存在互感；第四、第六对地电感的远地端之间具有第三容性结构，第五、第七对地电感的远地端之间具有第四容性结构。

可选地，所述容性结构的电容值为0.01pF至10pF。

可选地，所述对地电感是滤波器基板中的走线、滤波器中的键合线、或者滤波器芯片各管脚的走线。

一种改善多工器隔离度的方法，所述多工器包含多个并联的滤波器，各所述滤波器包含多个压电声波谐振器，所述压电声波谐振器中包含对地电感，该方法包括：在两个存在互感的对地电感的远地端之间设置容性结构，该容性结构用于改善所述多工器中的两个滤波器之间的隔离度，该两个对地电感分属于所述两个滤波器。

一种通信设备，包含本发明所述的多工器。

根据本发明的技术方案，对于多工器中的两个滤波器，若该两个滤波器的对地电感之间存在互感，则在此对地电感的远地端之间加入容性结构。因为上述互感会导致信号在多个滤波器之间产生泄露通路，恶化隔离度，所以电容的加入能够以改变泄露通路的阻抗的方式使泄露信号幅度降低，从而改善了隔离度。根据本发明的技术方案，可以采用各种灵活方式增加容性结构，无需增加多个滤波器之间的距离，从而也更加有利于器件的小型化。

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是根据现有技术中的声波滤波器的一种结构的示意图；

图2A是根据现有技术中的多工器的一种结构的示意图；

图2B是根据现有技术中的多工器中不同滤波器的对地电感之间的互感的示意图；

图3是根据本发明实施方式的在具有互感的对地电感之间添加容性结构的示意图；

图4是根据本发明实施方式的另一种添加容性结构的示意图；

图5是根据本发明实施方式的又一种添加容性结构的示意图；

图6A至图6C是根据本发明实施方式的设置的容性结构的示意图；

图7A至图7C是根据本发明实施方式的双工器中的滤波器的隔离度改善情况的示意图；

图8A是根据本发明实施方式的容性结构与多工器的管脚的距离的示意图；

图8B是根据本发明实施方式的容性结构与多工器的管脚的距离对隔离度的影响的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式的技术方案加以说明。在多工器中，两个对地电感如果在空间中靠近，则可能产生互感，二者可能是位于基板中的同层或不同层的走线，也可能是任意两条键合线。不同滤波器的对地电感之间的互感会导致信号在滤波器之间产生泄露通路，从而恶化隔离度。

以图2所示的多工器为例，例如其中的滤波器1的对地电感G11和滤波器n的对地电感Gn1之间存在互感M1，则本发明实施方式中，如图3所示添加容性结构，图3是根据本发明实施方式的在具有互感的对地电感之间添加容性结构的示意图。图3以图2所示多工器为基础，在其中的G11和Gn1之间设置容性结构C1。容性结构C1的两端分别连接在上述对地电感的远地端，即电感的不接地的一端。

容性结构的加入能够改变泄露通路的阻抗，从而使泄露信号幅度降低，继而改善隔离度。从这个意义上来说，凡是有互感的两个对地电感(可以是滤波器并联支路中的任意一支)，只要二者分属于不同的滤波器，则均可以按上述方式添加容性结构，从而改善滤波器之间的隔离度。

例如图4所示，图4是根据本发明实施方式的另一种添加容性结构的示意图，其中对于滤波器1的对地电感G11和滤波器n的对地电感Gn之间除了互感M1之外还存在的互感M2，则在图4所示的多工器中还添加有容性结构C2，位置如图中所示。

又如图5所示，图5是根据本发明实施方式的又一种添加容性结构的示意图，其中滤波器1除了其对地电感G11和滤波器n的对地电感Gn1之间除了互感M1之外，其对地电感G11与输出端Fk之处的滤波器k的对地电感Gk2也存在互感M3，则在图5所示的多工器中还添加有容性结构C3，位置如图中所示。

上述容性结构在图中是以电容的符号作示意，在实现中可以是电容元件，例如平板电容、插指电容等，可在滤波器的版图中实现(即与滤波器加工制造在同一衬底上)；也可以是压电声波谐振器，利用其本身在特定频段体现出的电容性质。还可以是其他容性的结构，即能够在某些频段产生容性电学特性的结构，例如两条互相接近的走线或键合线，边缘靠近或者上下交错的金属结构等。即容性结构可以有多种实现方式，可以并存于同一多工器中，例如图4中的2个容性结构可分别采用上述的多种容性结构中的不同结构。

例如图6A至图6C所示，图6A至图6C是根据本发明实施方式的设置的容性结构的示意图。以多工器60为例，在图2B的基础上，可以在基板中集成平板电容61(如图6A所示)，也可以在基板中集成插指电容62(如图6B所示)，这里的平板电容和插指电容，也可以在芯片内部实现；也可以是分立器件，例如贴片电容；此外还可以是芯片内或芯片外的容性结构，例如芯片内的层之间产生的电容，或者基板的不同层的金属部分之间产生的电容等。本文中所说芯片是指在晶圆衬底上加工压电声波滤波器所形成的单元。

此外还可以在具有互感的电感G11和G12之间集成谐振器，如图6C所示，63谐振器63起到容性元件的作用，其可以是采用分立的芯片来连接至电感G11和G12之间，也可以是在多工器的其中一颗滤波器芯片或者多颗滤波器芯片中(如需要多个起到容性元件作用的谐振器)。此谐振器的谐振器频率和各滤波器中原有谐振器的谐振频率不同。

添加上述的容性结构之后，滤波器之间的隔离度得以改善。可参见图7A至图7C，图7A至图7C是根据本发明实施方式的双工器中的滤波器的隔离度改善情况的示意图。如图7A所示，粗线是没有互感的情况下的隔离度曲线，细线是加入了5pH的互感然后在互感的两端加入了0.15pF电容的曲线。可以看出，在加入电容后，互感对隔离度恶化的效果几乎消除。

当加入电容量不同时，对应的改善效果也不同，如图7B所示，图7B中粗线对应于加入了0.1pF的电容，细线对应于加入了0.15pF的电容。又如图7C所示，图7C中粗线对应于加入了0.4pF的电容，细线对应于加入了0.15pF的电容。可以看出加入的电容值有一个最优值区间，其与频率有关，在上述各图中所示的频率范围内，该电容值可以为0.01pF至10pF。

添加的容性结构与多工器的其他管脚之间应存在一定的距离，以免产生额外的、会导致多工器隔离度性能恶化的耦合通路。如图8A所示，图8A是根据本发明实施方式的容性结构与多工器的管脚的距离的示意图，其中D1至D5至少大于50um，最好是200um以上。图8B是根据本发明实施方式的容性结构与多工器的管脚的距离对隔离度的影响的示意图，其中粗线对应于该距离小于50um，粗线对应于该距离大于200um。从图中可以看出，该距离需要大于50um，200um以上更好。

根据本发明的技术方案，对于多工器中的两个滤波器，若该两个滤波器的对地电感之间存在互感，则在此对地电感的远地端之间加入容性结构。因为上述互感会导致信号在多个滤波器之间产生泄露通路，恶化隔离度，所以电容的加入能够以改变泄露通路的阻抗的方式使泄露信号幅度降低，从而改善了隔离度。根据本发明的技术方案，可以采用各种灵活方式增加容性结构，无需增加多个滤波器之间的距离，从而也更加有利于器件的小型化。

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 (10)

1.一种多工器，包含两个或多个并联的滤波器，各所述滤波器包含多个压电声波谐振器，所述压电声波谐振器中包含对地电感，其特征在于，

所述多工器具有至少一个容性结构，该容性结构的两极分别连接至两个对地电感的远地端，该两个对地电感属于不同的所述滤波器并且该两个对地电感之间存在互感。

2.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述容性结构包括如下至少之一种：

压电声波谐振器；

滤波器芯片内的平板电容；

滤波器芯片内的插指电容；

滤波器芯片内的容性结构；

滤波器芯片外的容性器件；

滤波器芯片外的容性结构。

3.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，所述容性结构与滤波器中的不存在互感的对地电感的距离、以及与所述滤波器的输入端、输出端的距离，均在50um以上，或者均在200um以上。

4.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，

多个所述滤波器制作于同一个芯片中；

或者，多个所述滤波器制作于多个芯片中，该多个芯片堆叠式排布或者在同一平面排布。

5.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，

所述多个并联的滤波器中的第一对地电感与第二对地电感之间、第一对地电感与第三对地电感之间，均存在互感，其中第一、第二、第三对地电感分属于不同的滤波器；

第一、第二对地电感的远地端之间具有第一容性结构，第一、第三对地电感的远地端之间具有第二容性结构。

6.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，

所述多个并联的滤波器中的第一滤波器的第四对地电感和第五对地电感，分别与第二滤波器中的第六对地电感和第七对地电感存在互感；

第四、第六对地电感的远地端之间具有第三容性结构，第五、第七对地电感的远地端之间具有第四容性结构。

7.根据权利要求1所述的多工器，其特征在于，

所述容性结构的电容值为0.01pF至10pF。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的多工器，其特征在于，所述对地电感是滤波器基板中的走线、滤波器中的键合线、或者滤波器芯片各管脚的走线。

9.一种改善多工器隔离度的方法，所述多工器包含多个并联的滤波器，各所述滤波器包含多个压电声波谐振器，所述压电声波谐振器中包含对地电感，其特征在于，该方法包括：

在两个存在互感的对地电感的远地端之间设置容性结构，该容性结构用于改善所述多工器中的两个滤波器之间的隔离度，该两个对地电感分属于所述两个滤波器。

10.一种通信设备，其特征在于，包含权利要求1至8中任一项所述的多工器。

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