CN116915211B - 一种超宽带零温漂声表面波滤波器 - Google Patents
一种超宽带零温漂声表面波滤波器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于声表滤波器技术领域,其公开了一种既有大的带宽又具有零温漂或者接近零温漂的超宽带零温漂声表面波滤波器,其包括并联于输入端和输出端之间的第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器,各滤波器的传输曲线部分叠加共同形成超宽带传输曲线;第一滤波器和第n滤波器均设置有温度补偿层,选取超宽带传输曲线的左侧滚落和右侧滚落的腰部位置对应的频率分别作为第一滤波器的频率f1和第n滤波器的频率fn并得出第一滤波器的波长λ1和第n滤波器的波长λn,从温漂系数与压电晶体层、温度补偿层厚度相对波长的归一化关系曲线中选择接近零温漂或者等于零温漂的温度补偿层的厚度h1’和hn’作为第一滤波器和第n滤波器的温度补偿层厚度。
Description
技术领域
本发明涉及声表滤波器技术领域,尤其涉及一种超宽带零温漂声表面波滤波器。
背景技术
近年来,随着移动通信技术的快速发展,电子产品中,如手机、基站等需要的声表面波滤波器(Surface Acoustic Wave)数量也快速增加,这对SAW滤波器的性能提出了新的需求与挑战。目前,SAW滤波器由于材料的限制,使得机电耦合系数无法做到很高,这导致了SAW滤波器的相对带宽无法做的很大。此外,常规的铌酸锂、钽酸锂等压电材料的温漂系数都很大,大大限制了滤波器的设计余量。公告号为CN109155619B的发明专利中公开了一种具有大带宽的SAW滤波器,该滤波器具有大宽带,并且通过覆盖介电覆盖层来改善滤波器的温漂系数,覆盖介电覆盖层具有比衬底低或与衬底相反的温度系数(TCF)。然而,这种滤波器因为大宽带,传输曲线的左侧滚落和右侧滚落之间的频率差值比较大,因此,这种介电覆盖层无法同时兼顾传输曲线的左侧滚落和右侧滚落的温漂,从而导致整个滤波器的温度漂移依旧比较大,无法使两侧滚落同时满足零温漂或者接近零温漂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种既具有大的带宽又具有零温漂或者接近零温漂的超宽带零温漂声表面波滤波器。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种超宽带零温漂声表面波滤波器,包括并联于输入端和输出端之间的第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器,其中n为大于或者等于3的自然数,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的中心频率从低到高设置,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的各传输曲线从低到高依次部分叠加共同形成超宽带传输曲线;所述第一滤波器和第n滤波器均设置有温度补偿层,选取超宽带传输曲线的左侧滚落的腰部位置对应的频率作为第一滤波器的频率f1并得出第一滤波器的波长λ1,选取超宽带传输曲线的右侧滚落的腰部位置对应的频率作为第n滤波器的频率fn并得出第n滤波器的波长λn,定义第一滤波器的压电晶体层的厚度为h1,第N滤波器的压电晶体层的厚度为hn,从温漂系数与压电晶体层、温度补偿层厚度相对波长的归一化关系曲线中选择接近零温漂或者等于零温漂的温度补偿层的厚度h1’和hn’分别作为第一滤波器和第n滤波器的温度补偿层厚度。
作为一种优选的方案,所述第一滤波器和第n滤波器均包括压电基底和设置于压电基底上的叉指电极;当压电基底为POI基底时,该POI基底包括衬底层,所述衬底层上设置多晶硅层,所述的温度补偿层设置于多晶硅层上,所述压电晶体层设置于温度补偿层上,所述叉指电极设置于压电晶体层上;当所述压电基底为压电晶体基层,所述温度补偿层为温补覆盖层,所述叉指电极设置于压电晶体层上,所述温补覆盖层设置于压电晶体层上且覆盖所述叉指电极。
作为一种优选的方案,当压电基底为POI基底时,所述第一滤波器和/或第n滤波器的压电晶体层上还覆盖有将叉指电极覆盖的温补调节覆盖层。
作为一种优选的方案,所述输入端和输出端上均设置有匹配电路。
作为一种优选的方案,所述第一滤波器和第n滤波器共用一个压电基底,所述第一滤波器和第n滤波器通过金属引线焊接或者使用倒装工艺基板走线与其它的滤波器并联。
作为一种优选的方案,所述第一滤波器为DMS滤波器或者梯形滤波器,第n滤波器为DMS滤波器或者梯形滤波器。
作为一种优选的方案,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器中的任一个为梯形和DMS的复合结构滤波器。
采用了上述技术方案后,本发明的效果是:首先,该滤波器的第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的中心频率从低到高设置,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的各传输曲线从低到高依次部分叠加共同形成超宽带传输曲线;这样使滤波器具有大的带宽;而所述第一滤波器和第n滤波器均设置有温度补偿层,选取超宽带传输曲线的左侧滚落的腰部位置对应的频率作为第一滤波器的频率f1并得出第一滤波器的波长λ1,选取超宽带传输曲线的右侧滚落的腰部位置对应的频率作为第n滤波器的频率fn并得出第n滤波器的波长λn,定义第一滤波器的压电晶体层的厚度为h1,第N滤波器的压电晶体层的厚度为hn,从温漂系数与压电晶体层、温度补偿层厚度相对波长的归一化关系曲线中选择接近零温漂或者等于零温漂的温度补偿层的厚度h1’和hn’分别作为第一滤波器和第n滤波器的温度补偿层厚度。由于第一滤波器是频率最低的滤波器,第一滤波器的温度漂移直接影响整个滤波器的传输曲线的左侧滚落的温度漂移,而第n滤波器是频率最高的滤波器,第n滤波器的温度漂移直接影响整个滤波器的传输曲线的右侧滚落的温度漂移,因此通过单独优化第一滤波器的温度补偿层可以使声表面波滤波器的左侧滚落的温度漂移为零或者接近零;通过单独优化第n滤波器的温度补偿层的厚度可以使声表面波滤波器的右侧滚落的温度漂移为零或者接近零;而对于其他的滤波器并不做要求,这样除第一滤波器和第n滤波器外,其他的滤波器可以根据需求和第一滤波器或者第n滤波器使用同样材料,也可以选择成本更低的常规材料,这样保证大带宽的同时具有零温漂或者接近零温漂的性能,同时还能使整个滤波器的成本更低。
又由于所述第一滤波器和第n滤波器均包括压电基底和设置于压电基底上的叉指电极;当压电基底为POI基底时,该POI基底包括衬底层,所述衬底层上设置多晶硅层,所述的温度补偿层设置于多晶硅层上,所述压电晶体层设置于温度补偿层上,所述叉指电极设置于压电晶体层上;当所述压电基底为压电晶体基层,所述温度补偿层为温补覆盖层,所述叉指电极设置于压电晶体层上,所述温补覆盖层设置于压电晶体层上且覆盖所述叉指电极,因此,可以根据第一滤波器和第n滤波器不同的压电基底结构合理的设置温度补偿层,进而使整体的制作成型工艺更加简单。
又由于当压电基底为POI基底时,所述第一滤波器和/或第n滤波器的压电晶体层上还覆盖有将叉指电极覆盖的温补调节覆盖层,这样通过温度调节覆盖层可以对第一滤波器和/或第n滤波器进一步进行温漂系数的优化,进而实现零温漂和接近零温漂的性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1的声表面波滤波器的结构示意图;
图2是本发明实施例1的第一滤波器的结构示意图;
图3是本发明实施例1的第一滤波器的压电基底为POI基底时的结构示意图;
图4是本发明实施例1的第一滤波器的压电基底为压电晶体基层时的结构示意图;
图5是本发明实施例1的声表面波滤波器的传输曲线图;
图6是温漂系数与压电晶体层、温度补偿层厚度相对波长的归一化关系曲线图;
图7是本发明实施例1的传输曲线与归一化关系曲线对应图;
图8是实施例2的声表面波滤波器的结构示意图;
图9是实施例2中第一滤波器的谐振器的基础结构图;
图10是实施例2中声表面波滤波器的传输曲线图;
图11是实施例2中声表面波滤波器的导纳曲线图;
图12是实施例1或2中声表面波滤波器的温度补偿层设置方式一的结构图;
图13是实施例1或2中声表面波滤波器的温度补偿层设置方式二的结构图;
图14是实施例1或2中声表面波滤波器的温度补偿层设置方式三的结构图;
图15是实施例1或2中声表面波滤波器的温度补偿层设置方式四结构图;
图16是实施例1或2中声表面波滤波器的温度补偿层设置方式五结构图;
图17是实施例1或2中声表面波滤波器的温度补偿层设置方式六结构图;
图18是实施例3中表面波滤波器的第一梯形滤波器的传输曲线图;
图19是实施例3中表面波滤波器的第二梯形滤波器的传输曲线图;
图20是实施例3中表面波滤波器的第三梯形滤波器的传输曲线图;
图21是实施例3中表面波滤波器的超宽带传输曲线图;
附图中:1、反射栅一;2、反射栅二;3、输出叉指换能器一;4、输入叉指换能器;5、输出叉指换能器二;6、衬底层;7、多晶硅层;8、温度补偿层;9、压电晶体层;10、叉指电极;11、压电晶体基层;12、温补覆盖层;13、匹配电路;14、温补调节覆盖层;I、输入端;O、输出端;a、第一DMS滤波器;b、第二DMS滤波器;c、第三DMS滤波器;d、第四DMS滤波器;e、第一梯形滤波器;f、第二梯形滤波器;g、第三梯形滤波器;e1、并联谐振器;e2、串联谐振器;e11、叉指换能器三;e12、反射栅三;F1-F4为第一滤波器至第四滤波的单个传输曲线;F5、超宽带传输曲线;F51、左侧滚落;F52、右侧滚落;ef、第一梯形滤波器和第二梯形滤波器的导纳曲线叠加区域;fg、第二梯形滤波器和第三梯形滤波器的导纳曲线叠加区域。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
如图1至图7所示,一种超宽带零温漂声表面波滤波器,包括并联于输入端I和输出端O之间的第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器,其中n为大于或者等于3的自然数,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的中心频率从低到高设置,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的各传输曲线从低到高依次部分叠加共同形成超宽带传输曲线;所述第一滤波器和第n滤波器均设置有温度补偿层8,选取超宽带传输曲线的左侧滚落F51的腰部位置对应的频率作为第一滤波器的频率f1并得出第一滤波器的波长λ1,选取超宽带传输曲线的右侧滚落F52的腰部位置对应的频率作为第n滤波器的频率fn并得出第n滤波器的波长λn,定义第一滤波器的压电晶体层9的厚度为h1,第N滤波器的压电晶体层9的厚度为hn,从温漂系数与压电晶体层9、温度补偿层8厚度相对波长的归一化关系曲线中选择接近零温漂或者等于零温漂的温度补偿层8的厚度h1’和hn’分别作为第一滤波器和第n滤波器的温度补偿层8厚度。
其中优选的,超宽带传输曲线的左侧滚落F51的腰部位置选取时,尽量选取左侧滚落F51的中点或者中点附近,同理,超宽带传输曲线的右侧滚落F52的腰部位置选取时,尽量选取右侧滚落F52的中点或者中点附近,这样可以更好的调整和优化超宽带传输曲线的左侧滚落F51和右侧滚落F52的温漂,使其温漂为零或者接近零。
而温漂系数与压电晶体层9、温度补偿层8厚度相对波长的归一化关系曲线是反应温漂系数、压电晶体层9厚度、温度补偿层8厚度和波长之间的相对关系曲线,是目前本领域所熟知曲线关系对应图。
如图1所示,本实施例中n=4,本实施例中的声表面波滤波器并联了四个滤波器,第一滤波器至第四滤波器分别为第一DMS滤波器a、第二DMS滤波器b、第三DMS滤波器c和第四DMS滤波器d,而如图2所示,本实施例中的第一DMS滤波器a为3阶DMS滤波器,其结构包括三个相互耦合的叉指换能器和处于两侧的反射栅一1和反射栅二2,其中处于中间的叉指换能器为输入叉指换能器4,处于两侧的叉指换能器为输出叉指换能器一3和输出叉指换能器二5,信号从输入叉指换能器4输入后,耦合到两侧的输出叉指换能器一3和输出叉指换能器二5后输出。各3阶DMS滤波器在并联时,各输入叉指换能器4相互并联并与输入端I连接,各输出叉指换能器相互并联并与输出端O相连接。为了使产品性能最优,输入端I和输出端O也可增加匹配电路13,其中,常用的匹配电路13为输入端I并联接地的电感即可。
本实施例中尽管采用的是3阶的DMS滤波器,但是还可以是5阶、7阶、9阶等多阶滤波器,并且并联的各DMS滤波器的阶数也可以相同或者不同。
通过调整第一DMS滤波器a至第四DMS滤波器d的叉指周期就可以改变其中心频率,使中心频率依次从低到高排列,这样各传输曲线从低到高依次部分叠加共同形成超宽带传输曲线F5。
所述第一滤波器和第n滤波器均包括压电基底和设置于压电基底上的叉指电极10;如图3和图4所示,图3中的第一滤波器的压电基底为POI基底,该POI基底包括衬底层6,所述衬底层6上设置多晶硅层7,所述的温度补偿层8设置于多晶硅层7上,所述压电晶体层9设置于温度补偿层8上,所述叉指电极10设置于压电晶体层9上;图4中,所述压电基底为压电晶体基层11,此时,所述温度补偿层8为温补覆盖层12,所述叉指电极10设置于压电晶体基层11上,所述温补覆盖层12设置于压电晶体基层11上且覆盖所述叉指电极10。
其中,本实施例中的声表面波滤波器只需要对频率最低的第一DMS滤波器a和频率最高的第四DMS滤波器d的温漂系数进行优化,而对于处于中间频率的其他滤波器不做要求,因此中间频率的其他滤波器可以选用成本更低的常规滤波器,这样整体的滤波器成本更低。
如图12所示,第一滤波器和第n滤波器(本实施例由于是四个滤波器并联,因此第一滤波器为第一DMS滤波器a,第n滤波器为第四DMS滤波器d)均采用的是POI基底的滤波器,通过优化POI基底的温度补偿层8的厚度和压电晶体层9的厚度即可使第一滤波器和第n滤波器的温漂系数为零或者接近零;如图13所示,图中,第一滤波器和第n滤波器均采用的是POI基底的滤波器,只是第一滤波器和第n滤波器采用了相同的POI基底,而该POI基底的温度补偿层8的厚度和压电晶体层9可以保证第一滤波器的温漂系数为零或者接近零,而由于第n滤波器的频率和波长与第一滤波器并不相同,因此,此时在第n滤波器的压电晶体层9上还覆盖有将叉指电极10覆盖的温补调节覆盖层14,这样通过调节温补调节覆盖层14的厚度,进而改善了第n滤波器的温漂系数,使其温漂系数为零或者接近零。
本发明中提到的零温漂是指整个声表面滤波器的温漂系数为零或者接近零。
如图14所示,图中的所述第一滤波器和第n滤波器共用一个压电基底,该压电基底为POI基底,所述第一滤波器和第n滤波器通过金属引线焊接或者使用倒装工艺基板走线与其它的滤波器并联。而图14中的方案是一个特例,由于第一滤波器和第n滤波器的波长不同,刚好第一滤波器和第n滤波器的压电晶体层9和温度补偿层8的厚度一致。
如图15所示,图中的所述第一滤波器和第n滤波器共用一个压电基底,该压电基底为POI基底并且压电晶体层9和温度补偿层8的厚度满足第一滤波器的零温漂要求,而在第n滤波器上再覆盖了一层温补调节覆盖层14,该改善第n滤波器温漂系数。
如图16所示,图中的可以将第一滤波器至第n滤波器都共用一个压电基底,而在其上方不同的位置沉积覆盖不同厚度的温补覆盖层12,同样可实现第一滤波器和第n滤波器的温漂系数为零或者接近零。
如图17所示,图中的第一滤波器采用的压电基底为POI基底,而第n滤波器的压电基底采用的是压电晶体基层11,此时,第n滤波器上通过优化温补覆盖层12的厚度来改善第n滤波器的温漂。
本实施例中,压电晶体层9和压电晶体基层11可以为石英、钽酸锂、铌酸锂中的一种或几种,常规的铌酸锂和钽酸锂价格便宜但温漂较大,42度钽酸锂温漂为-35ppm/℃,41度铌酸锂的温漂为-80ppm/℃。而温度补偿层8、温补覆盖层12、温补调节覆盖层14均可以采用二氧化硅这类的具有正向温漂的材料,两者的温漂相互抵消,在叠层厚度最优的情况下,可以保证滤波器传输曲线的一侧温漂减小到零或者接近零,但另一侧的温漂绝对值会变大,这也是目前常规的大带宽的滤波器的温漂很难同时保证传输曲线两侧的温漂都很小。
由于铌酸锂或者钽酸锂这种压电材料是负速度温漂系数,温度升高时波速降低,滤波器波形往低移动,温度降低时波速升高,滤波器波形往高移动,利用正速度温漂系数的二氧化硅,可以与压电材料的温漂系数抵消,这样在温度发生变化的时候,声表面波的速度就能维持不变,频率也就不发生偏移。
而如图5所示,第一DMS滤波器a、第二DMS滤波器b、第三DMS滤波器c和第四DMS滤波器d的传输曲线F1至F4部分重叠后形成超宽带传输曲线F5,图中可以看出,四个2dB相对带宽约3%的DMS滤波器并联后,构成了一个2dB相对带宽为15.6%的超宽带滤波器,图中四个DMS滤波器的传输曲线分别用不同的线型进行区分,若构成超宽带滤波器的数量增加,则进一步有助于实现更宽的带宽,因此并联的滤波器数量并不局限为四个。而图6中表示了42°钽酸锂POI材料中压电晶体层9厚度、二氧化硅的温度补偿层8厚度与温漂的关系,图中的厚度都是相对波长的归一化厚度,而该波长即为各滤波器的叉指电极10的指宽波长,这个波长也决定了滤波器的频率。从图中可以看出,二氧化硅温度补偿层8相对波长的厚度越厚,温漂越往正(上)偏;压电晶体层9相对波长的厚度越厚,温漂越往负(下)偏,通常在现有技术中,同一POI晶圆的压电晶体层9和温度补偿层8厚度都是固定的,所以当叉指电极10的频率越高(波长越小),压电晶体层9相对于波长的厚度就越大,温漂也就越往负向,这也解释了为什么目前使用POI晶圆的多数声表面波滤波器带通一侧温漂为零时,另一侧会有偏差的问题。
而如图7所示,由第一DMS滤波器a、第二DMS滤波器b、第三DMS滤波器c和第四DMS滤波器d并联形成的超宽带零温漂声表面波滤波器,超宽带传输曲线F5的左侧滚落F51的腰部位置对应的频率作为第一DMS滤波器a的频率f1并得出第一DMS滤波器的波长λ1,然后定义第一DMS滤波器a的压电晶体层9的厚度为h1,第N滤波器的压电晶体层9的厚度为hn,本实施例中,第四DMS滤波器d的压电晶体层9的厚度为hn,而经过相对波长归一化处理后,此时第一DMS滤波器在归一化关系曲线中的横坐标的取值就是h1/λ1,然后由归一化关系曲线图中对应该横坐标值下温漂为零时或者接近零时的二氧化硅相对于波长λ1的归一化厚度曲线,该二氧化硅归一化厚度曲线为h1’ /λ1,也就是说,实际第一DMS滤波器的温度补偿层8的厚度为h1’;同理,选取超宽带传输曲线F5的右侧滚落F52的腰部位置对应的频率作为第n滤波器(第四DMS滤波器d)的频率fn并得出第n滤波器的波长λn,而经过相对波长归一化处理后,此时第n滤波器(第四DMS滤波器d)在归一化关系曲线中的横坐标的取值就是hn/λn,然后由归一化关系曲线中对应该横坐标值下温漂为零时或者接近零时的二氧化硅相对于波长λn的归一化厚度曲线,该二氧化硅归一化厚度曲线为hn’ /λn,也就是说,实际第一滤波器的温度补偿层8的厚度为hn’;而一般情况二氧化硅厚度取值在0.1倍波长到1倍波长之间优选。
而处于中部的第二滤波器至第n-1滤波器,这些滤波器的温漂系数不用考虑,因此可以使用常规的晶圆材料来降低整个滤波器的成本。
实施例2
本实施例中,组成超宽带零温漂声表面滤波器的各滤波器为梯形滤波器,本实施例中并联的梯形滤波器为三个且分别为第一梯形滤波器e、第二梯形滤波器f和第三梯形滤波器g。如图8所示,第一梯形滤波器e包括四个串联谐振器e2和三个并联谐振器e1构成梯形滤波器结构,而第二梯形滤波器f和第三梯形滤波器g与第一梯形滤波器e的结构相同。而匹配电路13可以为串联电感和并联电容实现,使得输入和输出的阻抗调整到合适值。
而如图9所示,第一梯形滤波器e的谐振器的基本结构均包括叉指换能器三e11和处于叉指换能器三e11两侧的反射栅三e12。而如图10和图11所示,三个梯形滤波器的传输曲线部分叠加后形成了超宽带传输曲线F5,其-3dB带宽为1958MHz-2298MHz,相对带宽达到了16%;通过优化第一梯形滤波器e和第二梯形滤波器f的孔径、占空比和pitch,使得第一梯形滤波器e的导纳曲线最右边的谐振点与第二梯形滤波器f的导纳曲线最左边的谐振点的相位相同,振幅叠加,从而得到第一梯形滤波器e、第二梯形滤波器f之间平坦的插入损耗,同理,也可以得到第二梯形滤波器f和第二梯形滤波器g之间平坦的插入损耗。
其中,本实施例中,对于温度补偿层8、温补覆盖层12、温补调节覆盖层14的设置方式可以参考实施例1中图12至图17的各种方案。
当然,在具体的实施过程中,梯形滤波器和DMS滤波器也可以共同混合并联,同样也能实现超宽带零温漂的性能。
实施例3
如图18至图21所示,实施例3中声表面波滤波器的结构和实施例2的结构相同,同样也是采用了三个梯形滤波器并联形成,其中,如图18所示,第一梯形滤波器e采用POI基底,其中,第一梯形滤波器e的参数为:λ1=2.4um,压电晶体层9的厚度0.48um,归一化压电晶体层9厚度为0.2,然后从归一化关系曲线图中可以发现,归一化压电晶体层9厚度横坐标为0.2所对应的归一化二氧化硅的厚度为0.1时可以获得零温漂或接近零温漂,因此,对应的二氧化硅厚度为0.24um;从图18中可以看出实际传输曲线在左侧滚落几乎重叠,因此左侧滚落做到了零温漂或者接近零温漂,而第一梯形滤波器e的右侧滚落会出现温漂,但是由于传输曲线会部分重叠,因此并不影响整个声表面波滤波器的超宽带传输曲线的温漂性能。
而如图19所示,图19示意了第二梯形滤波器f的传输曲线,本实施例的第二梯形滤波器f选用的是常规的结构,因此在传输曲线的左侧滚落和右侧滚落均出现了温漂现象。
而如图20所示,第三梯形滤波器g的压电基底也为POI基底,第三梯形滤波器g的参数为:λ3=2.2um,压电晶体层9的厚度为0.66um,因此,归一化压电晶体层9厚度为0.3,而从归一化关系曲线图中可以发现,所对应的零温漂的归一化二氧化硅厚度0.3,因此,二氧化硅厚度为0.66um。这样经过优化后,从图20可以看出,实际传输曲线的右侧滚落的温漂为零或者接近为零,因此将上述的三个梯形滤波器并联后,形成的超宽带传输曲线如图21所示,超宽带传输曲线两侧滚落都是零温漂或者接近零温漂。
当然,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器中的任一个还可以采用为梯形和DMS的复合结构滤波器。该复合结构滤波器是将并联谐振器和串联谐振器以及DMS结构进行复合,其结构如公开号为CN112511124A的专利申请文件中记载的结构,同样通过本发明中方案也可以实现超宽带和零温漂或接近零温漂的性能。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述,不作为对本发明范围的限定,在不脱离本发明设计精神的基础上,对本发明技术方案作出的各种变形和改造,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种超宽带零温漂声表面波滤波器,其特征在于:包括并联于输入端和输出端之间的第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器,其中n为大于或者等于3的自然数,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的中心频率从低到高设置,第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器的各传输曲线从低到高依次部分叠加共同形成超宽带传输曲线;所述第一滤波器和第n滤波器均设置有温度补偿层,选取超宽带传输曲线的左侧滚落的腰部位置对应的频率作为第一滤波器的频率f1并得出第一滤波器的波长λ1,选取超宽带传输曲线的右侧滚落的腰部位置对应的频率作为第n滤波器的频率fn并得出第n滤波器的波长λn,定义第一滤波器的压电晶体层的厚度为h1,第N滤波器的压电晶体层的厚度为hn,从温漂系数与压电晶体层、温度补偿层厚度相对波长的归一化关系曲线中选择接近零温漂或者等于零温漂的温度补偿层的厚度h1’和hn’分别作为第一滤波器和第n滤波器的温度补偿层厚度;所述第一滤波器和第n滤波器均包括压电基底和设置于压电基底上的叉指电极;当压电基底为POI基底时,该POI基底包括衬底层,所述衬底层上设置多晶硅层,所述的温度补偿层设置于多晶硅层上,所述压电晶体层设置于温度补偿层上,所述叉指电极设置于压电晶体层上;当所述压电基底为压电晶体基层,所述温度补偿层为温补覆盖层,所述叉指电极设置于压电晶体层上,所述温补覆盖层设置于压电晶体层上且覆盖所述叉指电极。
2.如权利要求1所述的一种超宽带零温漂声表面波滤波器,其特征在于:当压电基底为POI基底时,所述第一滤波器和/或第n滤波器的压电晶体层上还覆盖有将叉指电极覆盖的温补调节覆盖层。
3.如权利要求2所述的一种超宽带零温漂声表面波滤波器,其特征在于:所述输入端和输出端上均设置有匹配电路。
4.如权利要求2或3所述的一种超宽带零温漂声表面波滤波器,其特征在于:所述第一滤波器和第n滤波器共用一个压电基底,所述第一滤波器和第n滤波器通过金属引线焊接或者使用倒装工艺基板走线与其它的滤波器并联。
5.如权利要求4所述的一种超宽带零温漂声表面波滤波器,其特征在于:所述第一滤波器为DMS滤波器或者梯形滤波器,第n滤波器为DMS滤波器或者梯形滤波器。
6.如权利要求4所述的一种超宽带零温漂声表面波滤波器,其特征在于:所述第一滤波器、第二滤波器、……、第n滤波器中的任一个为梯形和DMS的复合结构滤波器。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112653415A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-13 | 广东广纳芯科技有限公司 | 一种多层膜声表面波谐振器及制造方法 |
WO2021227941A1 (zh) * | 2020-05-09 | 2021-11-18 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 体声波谐振器组件及制造方法、滤波器及电子设备 |
CN114337595A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种温度补偿型宽带声表面波滤波器 |
CN114978101A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 重庆邮电大学 | 一种温度补偿型声表面波滤波器 |
CN115913169A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-04 | 苏州声芯电子科技有限公司 | 改善声表滤波器件温漂的电路结构、封装结构和封装方法 |
-
2023
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021227941A1 (zh) * | 2020-05-09 | 2021-11-18 | 诺思(天津)微系统有限责任公司 | 体声波谐振器组件及制造方法、滤波器及电子设备 |
CN112653415A (zh) * | 2020-12-25 | 2021-04-13 | 广东广纳芯科技有限公司 | 一种多层膜声表面波谐振器及制造方法 |
CN114337595A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-12 | 中国电子科技集团公司第二十六研究所 | 一种温度补偿型宽带声表面波滤波器 |
CN114978101A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-08-30 | 重庆邮电大学 | 一种温度补偿型声表面波滤波器 |
CN115913169A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-04-04 | 苏州声芯电子科技有限公司 | 改善声表滤波器件温漂的电路结构、封装结构和封装方法 |
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Publication number | Publication date |
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