CN112953434A - 基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，包括薄膜体声波谐振器模块以及与薄膜体声波谐振器模块串联和/或并联的谐振网络，所述薄膜体声波谐振器模块包括一个或者多个薄膜体声波谐振器，所述谐振网络包括电容和电感的串联/或并联电路。本发明解决了常规基于体声波谐振器的滤波器带宽很难拓宽的问题。通过集总元件组成的谐振网络产生多个传输零点，从而得到宽通带频率响应和良好的带外抑制效果。本发明拓扑网络中采用谐振器，解决了常规集总元件滤波器通带到阻带过渡陡峭性差的问题。谐振器本身的特性可以很好的帮助滤波器提高边带陡峭度，从而得到优异的带通滤波效果。
Description
技术领域
本发明涉及滤波器领域，具体地，涉及一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器。
背景技术
随着5G通信的快速发展，市场对小型化、高性能、高工作频率的滤波器需求越来越高。现有技术中存在一种基于体声波谐振器的滤波器(申请号为CN201710320471.4的中国专利)，该专利提出一种体声波谐振器并将多个谐振器进行特定方式的连接来获得所需的滤波响应。
现有技术的不足之处是：常规基于体声波谐振器的滤波器，其带宽很难拓宽，而本专利所提出的滤波器，可以通过在谐振器的周围连接特定的集总元件来实现宽通带滤波响应；常规的基于集总元件的滤波器，其边带的陡峭性很难提高，而本专利所提出的滤波器，可以通过合理采用谐振器来很好地提高通带边缘的陡峭程度；常规基于体声波谐振器的滤波器，往往需要单独加工谐振器和集总元件，而本专利所提出的滤波器在加工集总元件所采用的IPD技术可以和加工谐振器所用的标准光刻工艺兼容，这就极大的简化加工工艺，降低了成本；常规的滤波器需要将谐振器单独封装再连接所需的集总元件，而本专利提出将集总元件利用IPD技术加工后直接与谐振器一起封装，这就大大的节省了整体滤波器所需空间，有利于集成系统的小型化；当今市场上存在着一些采用谐振器和IPD集总元件结合的滤波器，但是为了获得较好的性能，往往对电容电感的参数值和Q值要求较高，这就极大的增加了工艺难度和成本，而本专利所提出的滤波器所需的电容电感值都在常用范围内，极大的增加了该滤波器的可行性和实用性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器。
根据本发明提供的一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，包括薄膜体声波谐振器模块以及与薄膜体声波谐振器模块串联和/或并联的谐振网络，所述薄膜体声波谐振器模块包括一个或者多个薄膜体声波谐振器，所述谐振网络包括电容和电感的串联/或并联电路。
优选地，所述谐振网络包括多个与所述薄膜体声波谐振器进行串联连接的第一谐振网络，所述第一谐振网络包括并联的电容和电感。
优选地，所述谐振网络包括并接在所述谐振器一侧的第二谐振网络，所述第二谐振网络包括两个并联的电路，其中一个电路包括串联连接的电容和电感，另一个电路包括一电感；第二谐振网络的一端接地。
优选地，还包括并接在所述谐振器另一侧的第三谐振网络，所述第三谐振网络包括串联连接的电容和电感，第三谐振网络的一端接地。
优选地，所述薄膜体声波谐振器模块包括两个串联的薄膜体声波谐振器。
优选地，所述薄膜体声波谐振器模块的两侧设置有第四谐振网络，第四谐振网络包括串联的电容和电感。
优选地，还包括设置在薄膜体声波谐振器模块的两侧的第五谐振网络，所述第五谐振网络包括串联连接的两个薄膜体声波谐振器和一个电感，所述第五谐振网络的一端接地。
根据本发明提供的一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，包括中间网络结构和设置在中间网络结构两侧的拓扑网络，所述中间网络结构包括电容和电感的串联/或并联电路，所述拓扑网络包括一个或者多个薄膜体声波谐振器。
优选地，所述中间网络结构包括串联连接的第六谐振网络，第六谐振网络包括串联连接的电感和电容；还包括第七谐振网络，第七谐振网络的一端接地，第七谐振网络的另一端接入第六谐振网络，第七谐振网络包括并联连接的电感和电容。
优选地，所述中间网络结构的一端连接第八谐振网络，中间网络结构的另一端连接第九谐振网络，所述第八谐振网络包括串联连接的薄膜体声波谐振器和电感；所述第九谐振网络包括第一电路和第二电路，其中第一电路包括电感，第二电路包括串联的两个薄膜体声波谐振器和一个电感。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明解决了常规基于体声波谐振器的滤波器带宽很难拓宽的问题。通过集总元件组成的谐振网络产生多个传输零点，从而得到宽通带频率响应和良好的带外抑制效果。
2、本发明拓扑网络中采用谐振器，解决了常规集总元件滤波器通带到阻带过渡陡峭性差的问题。谐振器本身的特性可以很好的帮助滤波器提高边带陡峭度，从而得到优异的带通滤波效果。
3、本发明通过采用可以和标准光刻工艺兼容的集成无源器(IPD)件技术来加工所需的集总元件，解决了常规滤波器需要独立加工声波谐振器和集总元件的问题，从而有效的降低工艺复杂度和成本。
4、本发明通过采用将集总元件和声波谐振器封装到一起的方法，解决了常规滤波器需要独立封装集总元件和声波谐振器的问题，从而大大地降低整体滤波器所占用空间，同时也提高了系统的稳定性差的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器第一实施例的拓扑结构图。
图2为拓扑结构频率响应示意图。
图3为本发明的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器第二实施例的拓扑结构图。
图4为拓扑结构频率响应示意图。
图5为本发明的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器第三实施例的拓扑结构图。
图6为拓扑结构频率响应示意图。
图7为基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器的封装结构示意图。
图中示出：
1-薄膜体声波谐振器
2-金属电极
3-集成电容
4-集成电感
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1至图7所示，本发明提出了一种基于体声波谐振器的宽通带滤波器，该滤波器由一系列集总元件和若干个体声波谐振器组成，且可以有三种拓扑结构，每种拓扑都具有优越的滤波性能。
图1所示为本专利提出的基于体声波谐振器的宽通带滤波器的一种拓扑结构，该滤波器由一个体声波谐振器1和一系列的集总电容、电感组成。电容和电感组成了五个谐振网络，每个网络可以产生一个传输零点。其中L1与C1、L2与C2、L3与C3所形成并联网络依次串联在谐振器的两侧；L4串联C4再并联L5所形成的网络并联在主支路中，另一端接地；类似地，C5串联L6所形成的网络并联在谐振器的右侧，且另一端接地。通过合理的调整电路中各个电容、电感的值可以移动对应的传输零点频率，故而可以将五个传输零点靠拢在通带周围，形成具有较好带外抑制的宽通带滤波响应。值得一提的是，该滤波器所需的集总元件参数值均在实际加工中容易实现的范围内。此外，谐振器本身的滤波特性可以进一步帮助优化通带的带外抑制效果。最终通过合理地设计集总元件和谐振器，可以得到如图2所示的宽通带、高陡峭性以及良好带外抑制效果的高频滤波器。
图3所示为本专利提出的基于体声波谐振器的宽通带滤波器的另一种拓扑结构。该滤波器由一系列的声波谐振器和集总元件组成，整体呈对称分布。中间的声波谐振器阵列成π形分布，可以产生具有一定带宽的带通滤波响应。在谐振器阵列两侧的输入和输出端口，C6与L7所组成的网络主要起着阻抗匹配的作用。此外，与谐振器串联并接地的电感L8主要起着拓宽带宽的作用。通过合理的调整电容电感的参数值，可以得到如图4所示的具有宽通带、良好阻抗匹配和陡峭边带的滤波器。
图5所示为本专利提出的基于体声波谐振器的宽通带滤波器的第三种拓朴结构。类似地，该滤波器由体声波谐振器和集总元件通过特定的拓扑连接组成。其中，滤波器拓扑中间部分的L10与C7、C9与L14、L11与C8以及C10与L15组成一个可以实现宽通带滤波的网络结构。该网络结构的左侧串联了由两个声波谐振器和两个电感(L9、L13)组成的拓扑网络，右侧串联了一个由声波谐振器和电感L12组成的拓扑网络。两侧的这两个拓扑网络都具有带阻滤波响应，且阻带的工作频率分别分布在整个滤波器通带的两侧，其作用是帮助滤波器在通带的边缘实现急剧衰减，从而得到良好的陡峭性。该滤波器的整体滤波响应如图6所示，通带的带宽和边带的陡峭性等性能还可以通过合理的调整滤波器中的集总元件值来优化。
本发明所提出滤波器所需的集总元件可以通过集成无源器件(IntegratedPassive Devices，IPD)技术来实现。IPD技术可以和谐振器加工的标准光刻工艺兼容，通过合理的设计工艺流程，可以在声波谐振器加工的同时对集总元件进行加工，从而节约加工成本。如图7所示，谐振器通过金属电极2连接到由集成电容3和集成电感4封装而成的拓扑网络中，得到一个滤波器封装器件。通过集成无源器件技术所得到的滤波器封装器件可以完美的集成于特定的集成电路中，极大的降低了滤波器的占用空间和加工成本，且有效的提高了滤波器的稳定性。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，包括薄膜体声波谐振器模块以及与薄膜体声波谐振器模块串联和/或并联的谐振网络，所述薄膜体声波谐振器模块包括一个或者多个薄膜体声波谐振器，所述谐振网络包括电容和电感的串联/或并联电路。
2.根据权利要求1所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，所述谐振网络包括多个与所述薄膜体声波谐振器进行串联连接的第一谐振网络，所述第一谐振网络包括并联的电容和电感。
3.根据权利要求2所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，所述谐振网络包括并接在所述谐振器一侧的第二谐振网络，所述第二谐振网络包括两个并联的电路，其中一个电路包括串联连接的电容和电感，另一个电路包括一电感；第二谐振网络的一端接地。
4.根据权利要求3所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，还包括并接在所述谐振器另一侧的第三谐振网络，所述第三谐振网络包括串联连接的电容和电感，第三谐振网络的一端接地。
5.根据权利要求1所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器模块包括两个串联的薄膜体声波谐振器。
6.根据权利要求5所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，所述薄膜体声波谐振器模块的两侧设置有第四谐振网络，第四谐振网络包括串联的电容和电感。
7.根据权利要求6所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，还包括设置在薄膜体声波谐振器模块的两侧的第五谐振网络，所述第五谐振网络包括串联连接的两个薄膜体声波谐振器和一个电感，所述第五谐振网络的一端接地。
8.一种基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，包括中间网络结构和设置在中间网络结构两侧的拓扑网络，所述中间网络结构包括电容和电感的串联/或并联电路，所述拓扑网络包括一个或者多个薄膜体声波谐振器。
9.根据权利要求8所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，所述中间网络结构包括串联连接的第六谐振网络，第六谐振网络包括串联连接的电感和电容；还包括第七谐振网络，第七谐振网络的一端接地，第七谐振网络的另一端接入第六谐振网络，第七谐振网络包括并联连接的电感和电容。
10.根据权利要求9所述的基于薄膜体声波谐振器的宽通带滤波器，其特征在于，所述中间网络结构的一端连接第八谐振网络，中间网络结构的另一端连接第九谐振网络，所述第八谐振网络包括串联连接的薄膜体声波谐振器和电感；所述第九谐振网络包括第一电路和第二电路，其中第一电路包括电感，第二电路包括串联的两个薄膜体声波谐振器和一个电感。
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