CN116865714B - 一种用于n79频段的滤波器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于N79频段的滤波器，包括：至少一个声学谐振器和IPD滤波电路；其中，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路依次串联连接，或，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路间隔串联连接；所述IPD滤波电路用于在N79频段构成通带。该用于N79频段的滤波器采取声学谐振器和IPD滤波电路集成技术实现目标需求，二者均采用半导体加工技术，可实现在同一晶圆上加工制作，并且该滤波器的电路和结构可以兼具大带宽和快速滚降的特点，可以同时实现N79频段低插损和WiFi 6E的高抑制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，更具体地说，涉及一种用于N79频段的滤波器，尤其涉及一种用于N79频段的与WiFi 6E共存的滤波器。
背景技术
第五代蜂窝技术（5G）可以为无线服务提高速度，减少延迟，并增强灵活性，5G通信技术是当前科技行业重点研究的课题。
由于通信频段在不断扩展且愈发密集，相邻频段之间会产生很大串扰，例如5G中的N79频段（4.4GHz-5GHz）与WiFi 6E中的5GHz频段（5.17GHz-5.835GHz）非常接近，那么用于N79频段的滤波器需要同时在5.17GHz-5.835GHz范围内具有较高的抑制度。
用于N79频段的滤波器需要具备600MHz的大带宽，且需要在通带右侧仅170MHz的频点就达到较高的抑制度。目前，业界主要采用无源集成器件（Integrated PassiveDevices，简称IPD）技术或低温共烧陶瓷（Low Temperature Co-fired Ceramic，简称LTCC）技术来制作用于N79频段的滤波器，二者均利用薄膜电感、电容构成滤波器，可以实现高频、大带宽的性能要求。
但是，目前这些技术具备局限性，即通带至阻带的滚降非常缓慢，很难在5.17GHz形成很高的抑制度。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种用于N79频段的滤波器，技术方案如下：
一种用于N79频段的滤波器，所述滤波器包括：至少一个声学谐振器和IPD滤波电路；
其中，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路依次串联连接，或，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路间隔串联连接；
所述IPD滤波电路用于在N79频段构成通带。
优选的，在上述滤波器中，所述声学谐振器包括：表面波谐振器、体声波谐振器、薄膜体声波谐振器、固体装配型谐振器或兰姆波谐振器。
优选的，在上述滤波器中，所述声学谐振器包括第一声学谐振器和第二声学谐振器，所述第一声学谐振器的第一端作为所述滤波器的输入端，所述第一声学谐振器的第二端和所述第二声学谐振器的第一端连接；
所述IPD滤波电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一振荡回路、第二振荡回路、第三振荡回路、第四振荡回路和第五振荡回路；
其中，所述第二声学谐振器的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第一振荡回路的第一端连接；
所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接，且连接节点与所述第二振荡回路的第一端连接；
所述第二电容的第二端与所述第三振荡回路的第一端连接；
所述第三振荡回路的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第四振荡回路的第一端连接；
所述第四振荡回路的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述第五振荡回路的第一端连接；
所述第五振荡回路的第二端与所述第五电容的第一端连接，且连接节点作为所述滤波器的输出端；
所述第一振荡回路的第二端、所述第二振荡回路的第二端、所述第三电容的第二端、所述第四电容的第二端和所述第五电容的第二端接地。
优选的，在上述滤波器中，所述滤波器还包括：
位于所述滤波器的输入端与所述第一声学谐振器的第一端之间的阻抗匹配单元。
优选的，在上述滤波器中，所述阻抗匹配单元为第一电感；
所述第一电感的第一端作为所述滤波器的输入端，所述第一电感的第二端与所述第一声学谐振器的第一端连接。
优选的，在上述滤波器中，所述第一振荡回路用于在第一预设频段形成传输零点；
所述第二振荡回路用于在第二预设频段形成传输零点；
所述第三振荡回路用于在5.17GHz-5.835GHz形成传输零点；
所述第四振荡回路用于在5.925GHz-7.125GHz形成传输零点；
所述第五振荡回路用于在5.925GHz-7.125GHz形成传输零点。
优选的，在上述滤波器中，所述第一声学谐振器和所述第二声学谐振器的串联谐振频率为4.8GHz-5GHz。
优选的，在上述滤波器中，所述第一声学谐振器和所述第二声学谐振器的并联谐振频率为5.1GHz-5.3GHz。
优选的，在上述滤波器中，所述第一振荡回路与所述第二振荡回路的电路结构相同，包括：电感和电容；
所述电感的第一端作为振荡回路的第一端，所述电感的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端接地。
优选的，在上述滤波器中，所述第三振荡回路、所述第四振荡回路和所述第五振荡回路的电路结构相同，包括：电感和电容；
所述电感的第一端与所述电容的第一端连接，且连接节点作为振荡回路的第一端；
所述电感的第二端与所述电容的第二端连接，且连接节点作为振荡回路的第二端。
相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：
本发明提供的一种用于N79频段的滤波器包括：至少一个声学谐振器和IPD滤波电路；其中，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路依次串联连接，或，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路间隔串联连接；所述IPD滤波电路用于在N79频段构成通带。其中声学谐振器具有高Q值，在形成滤波器时可以形成很快的滚降，但其构成的滤波器带宽较小；IPD滤波电路具备高频大带宽的特点，但其滚降慢，在通带的相邻频段抑制度低。该用于N79频段的滤波器采取声学谐振器和IPD滤波电路集成技术实现目标需求，二者均采用半导体加工技术，可实现在同一晶圆上加工制作，并且该滤波器的电路和结构可以兼具大带宽和快速滚降的特点，可以同时实现N79频段低插损和WiFi 6E的高抑制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于N79频段的滤波器的电路原理示意图之一；
图2为本发明实施例提供的另一种用于N79频段的滤波器的电路原理示意图之二；
图3为本发明实施例提供的又一种用于N79频段的滤波器的电路原理示意图之三；
图4为本发明实施例提供的一种用于N79频段的滤波器的电路结构示意图之四；
图5为本发明实施例提供的另一种用于N79频段的滤波器的电路结构示意图之五；
图6为本发明实施例提供的第一声学谐振器和第二声学谐振器的频率特性曲线；
图7为本发明实施例提供的一种用于N79频段的滤波器的性能示意图；
图8为图7的局部放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于背景技术记载的内容而言，在本发明实施例中提供了一种用于N79频段的滤波器，具体的提供了一种用于N79频段的与WiFi 6E共存的滤波器，采取无源集成器件（Integrated Passive Devices，简称IPD）与声学谐振器集成技术实现目标需求，二者均采用半导体加工技术，可实现在同一晶圆上加工制作，并且该滤波器的电路和结构可以兼具大带宽和快速滚降的特点，可以同时实现N79频段低插损和WiFi 6E的高抑制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图1，图1为本发明实施例提供的一种用于N79频段的滤波器的电路原理示意图之一，参考图2，图2为本发明实施例提供的另一种用于N79频段的滤波器的电路原理示意图之二，参考图3，图3为本发明实施例提供的又一种用于N79频段的滤波器的电路原理示意图之三。
本申请实施例提供的用于N79频段的滤波器包括：至少一个声学谐振器Res和IPD滤波电路11。
其中，所述声学谐振器Res和所述IPD滤波电路11依次串联连接，或，所述声学谐振器Res和所述IPD滤波电路11间隔串联连接。
所述IPD滤波电路11用于在N79频段构成通带。
具体的，在该实施例中如图1所示该滤波器包括一个声学谐振器Res和一个IPD滤波电路11，二者依次串联连接；如图2所示该滤波器包括两个声学谐振器Res和一个IPD滤波电路11，三者间隔串联连接；如图3所示该滤波器包括两个IPD滤波电路11和一个声学谐振器Res，三者同样间隔串联连接。
其中，声学谐振器Res具有高Q值，在形成滤波器时可以形成很快的滚降，但其构成的滤波器带宽较小；IPD滤波电路11具备高频大带宽的特点，但其滚降慢，在通带的相邻频段抑制度低。
如图1-图3所示，将声学谐振器Res和IPD滤波电路11通过特定电路连接，可以兼顾二者的优点。其中，声学谐振器Res可以为一个或多个，IPD滤波电路11与声学谐振器Res的连接关系可以为依次串联，也可以为间隔连接。
其中，声学谐振器Res包括但不限于表面波谐振器（SAW）、体声波谐振器（BAW）、薄膜体声波谐振器（FBAR）、固体装配型谐振器（SMR）、兰姆波谐振器（LWR）等。
可选的，在本发明另一实施例中，参考图4，图4为本发明实施例提供的一种用于N79频段的滤波器的电路结构示意图之四，所述声学谐振器Res包括第一声学谐振器Res1和第二声学谐振器Res2，所述第一声学谐振器Res1的第一端作为所述滤波器的输入端In，所述第一声学谐振器Res1的第二端和所述第二声学谐振器Res2的第一端连接。
所述IPD滤波电路11包括：第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第一振荡回路LCT1、第二振荡回路LCT2、第三振荡回路LCT3、第四振荡回路LCT4和第五振荡回路LCT5。
其中，所述第二声学谐振器Res2的第二端分别与所述第一电容C1的第一端和所述第一振荡回路LCT1的第一端连接。
所述第一电容C1的第二端与所述第二电容C2的第一端连接，且连接节点与所述第二振荡回路LCT2的第一端连接。
所述第二电容C2的第二端与所述第三振荡回路LCT3的第一端连接。
所述第三振荡回路LCT3的第二端分别与所述第三电容C3的第一端和所述第四振荡回路LCT4的第一端连接。
所述第四振荡回路LCT4的第二端分别与所述第四电容C4的第一端和所述第五振荡回路LCT5的第一端连接。
所述第五振荡回路LCT5的第二端与所述第五电容C5的第一端连接，且连接节点作为所述滤波器的输出端Out。
所述第一振荡回路LCT1的第二端、所述第二振荡回路LCT2的第二端、所述第三电容C3的第二端、所述第四电容C4的第二端和所述第五电容C5的第二端接地。
具体的，在该实施例中如图4所示，除所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的其他元件共同构成一个IPD滤波电路11，在N79频段（4.4GHz-5GHz）构成通带，也可以形成匹配网络。
所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的串联谐振频率（fs）为4.8GHz-5GHz，也就是说所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的串联谐振频率（fs）在5GHz附近；所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的并联谐振频率（fp）为5.1GHz-5.3GHz，也就是说所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的并联谐振频率（fp）在5.17GHz附近，这样既可以改善通带的插损，又可以提高WiFi 6E中的5GHz频段（5.17GHz-5.835GHz）内的抑制度。
如图4所示，第一电容C1和第二电容C2构成一个高通滤波子电路，第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5构成一个低通滤波子电路，共同形成N79频段的通带。
其中，振荡回路用于形成传输零点，参考图5，图5为本发明实施例提供的另一种用于N79频段的滤波器的电路结构示意图之五，所述第一振荡回路LCT1与所述第二振荡回路LCT2的电路结构相同，包括：电感L和电容C。
所述电感L的第一端作为振荡回路的第一端，所述电感L的第二端与所述电容C的第一端连接，所述电容C的第二端接地。
所述第三振荡回路LCT3、所述第四振荡回路LCT4和所述第五振荡回路LCT5的电路结构相同，包括：电感L和电容C。
所述电感L的第一端与所述电容C的第一端连接，且连接节点作为振荡回路的第一端。
所述电感L的第二端与所述电容C的第二端连接，且连接节点作为振荡回路的第二端。
也就是说，本申请实施例中的振荡回路为电感电容振荡回路，以形成所需的传输零点，增加特定频率处的抑制度。
具体的，所述第一振荡回路LCT1用于在第一预设频段形成传输零点，例如第一振荡回路LCT1在2GHz附近形成传输零点，借助第一电容C1和第二电容C2高通阻低频信号的特性，第一电容C1、第二电容C2以及第一振荡回路LCT1使得2GHz附近及低于2GHz的信号都可以受到抑制，例如部分移动通信所用频段N1、N2以及2.4GHzWiFi等。
所述第二振荡回路LCT2用于在第二预设频段形成传输零点，例如第二振荡回路LCT2在3.5GHz附近形成传输零点，第一电容C1、第二电容C2以及第二振荡回路LCT2使得3.5GHz附近及低于3.5GHz的信号都可以受到抑制，例如部分移动通信所用频段N77，N78等。
所述第三振荡回路LCT3用于在5.17GHz-5.835GHz形成传输零点，也就是说第三振荡回路LCT3在5.5GHz附近形成传输零点，与所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的并联谐振频率点一起形成三个传输零点，共同抑制5.17GHz-5.835GHz范围内的信号。
所述第四振荡回路LCT4用于在5.925GHz-7.125GHz形成传输零点，所述第五振荡回路LCT5用于在5.925GHz-7.125GHz形成传输零点，也就是说第四振荡回路LCT4和第五振荡回路LCT5形成两个传输零点，共同抑制WiFi 6E中5.925GHz-7.125GHz的信号。
可选的，在本发明另一实施例中，如图5所示，所述滤波器还包括：
位于所述滤波器的输入端In与所述第一声学谐振器Res1的第一端之间的阻抗匹配单元。
所述阻抗匹配单元为第一电感L1。
所述第一电感L1的第一端作为所述滤波器的输入端In，所述第一电感L1的第二端与所述第一声学谐振器Res1的第一端连接。
具体的，在该实施例中该阻抗匹配单元用于阻抗匹配，用于改善滤波器输入端In的回波损耗。
进一步的，参考图6，图6为本发明实施例提供的第一声学谐振器和第二声学谐振器的频率特性曲线，可知所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的串联谐振频率（fs）在5GHz附近，用于改善通带损耗；所述第一声学谐振器Res1和所述第二声学谐振器Res2的并联谐振频率（fp）在5.17GHz附近，用于在5.17GHz快速形成抑制。
进一步的，参考图7，图7为本发明实施例提供的一种用于N79频段的滤波器的性能示意图，可知本发明实施例提供的用于N79频段的滤波器在N79通带内（4.4GHz-5GHz）之间，插损在5GHz处最小，可以达到-2.55 dB，在通带内最高可以达到-1.54dB。同时，本发明实施例提供的用于N79频段的滤波器在WiFi 6E的2.4GHz频段、5GHz频段以及6GHz频段都有较高的抑制，实现了N79与WiFi 6E的共存。
进一步的，参考图8，图8为图7的局部放大示意图，可以看到，与N79频段紧邻的5GHz频段，抑制度也可以达到30dB。
需要说明的是，本发明实施例中的声学谐振器Res和IPD滤波电路11可以在同一晶圆上制备而成，也可以分别单独制备，之后封装在同一芯片内。
以上对本发明所提供的一种用于N79频段的滤波器进行了详细介绍，本文中应用了具体个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。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种用于N79频段的滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：至少一个声学谐振器和IPD滤波电路；
其中，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路依次串联连接，或，所述声学谐振器和所述IPD滤波电路间隔串联连接，所述IPD滤波电路用于在N79频段构成通带，以使得所述用于N79频段的滤波器能够同时实现N79频段低插损和WiFi 6E的高抑制；
所述声学谐振器包括第一声学谐振器和第二声学谐振器，所述第一声学谐振器的第一端作为所述滤波器的输入端，所述第一声学谐振器的第二端和所述第二声学谐振器的第一端连接；
所述IPD滤波电路包括：第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第一振荡回路、第二振荡回路、第三振荡回路、第四振荡回路和第五振荡回路；
其中，所述第二声学谐振器的第二端分别与所述第一电容的第一端和所述第一振荡回路的第一端连接；
所述第一电容的第二端与所述第二电容的第一端连接，且连接节点与所述第二振荡回路的第一端连接；
所述第二电容的第二端与所述第三振荡回路的第一端连接；
所述第三振荡回路的第二端分别与所述第三电容的第一端和所述第四振荡回路的第一端连接；
所述第四振荡回路的第二端分别与所述第四电容的第一端和所述第五振荡回路的第一端连接；
所述第五振荡回路的第二端与所述第五电容的第一端连接，且连接节点作为所述滤波器的输出端；
所述第一振荡回路的第二端、所述第二振荡回路的第二端、所述第三电容的第二端、所述第四电容的第二端和所述第五电容的第二端接地。
2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述声学谐振器包括：表面波谐振器、体声波谐振器、薄膜体声波谐振器、固体装配型谐振器或兰姆波谐振器。
3.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器还包括：
位于所述滤波器的输入端与所述第一声学谐振器的第一端之间的阻抗匹配单元。
4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述阻抗匹配单元为第一电感；
所述第一电感的第一端作为所述滤波器的输入端，所述第一电感的第二端与所述第一声学谐振器的第一端连接。
5.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一振荡回路用于在第一预设频段形成传输零点；
所述第二振荡回路用于在第二预设频段形成传输零点；
所述第三振荡回路用于在5.17GHz-5.835GHz形成传输零点；
所述第四振荡回路用于在5.925GHz-7.125GHz形成传输零点；
所述第五振荡回路用于在5.925GHz-7.125GHz形成传输零点。
6.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一声学谐振器和所述第二声学谐振器的串联谐振频率为4.8GHz-5GHz。
7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一声学谐振器和所述第二声学谐振器的并联谐振频率为5.1GHz-5.3GHz。
8.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第一振荡回路与所述第二振荡回路的电路结构相同，包括：电感和电容；
所述电感的第一端作为振荡回路的第一端，所述电感的第二端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端接地。
9.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述第三振荡回路、所述第四振荡回路和所述第五振荡回路的电路结构相同，包括：电感和电容；
所述电感的第一端与所述电容的第一端连接，且连接节点作为振荡回路的第一端；
所述电感的第二端与所述电容的第二端连接，且连接节点作为振荡回路的第二端。
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