CN117650766A - 一种声波双工器以及抑制谐振器 - Google Patents

一种声波双工器以及抑制谐振器 Download PDF

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CN117650766A CN202410125182.9A CN202410125182A CN117650766A CN 117650766 A CN117650766 A CN 117650766A CN 202410125182 A CN202410125182 A CN 202410125182A CN 117650766 A CN117650766 A CN 117650766A
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Abstract

本发明涉及一种声波双工器以及抑制谐振器，其中声波双工器中设置有抑制谐振器，在声波双工器中设置有优化设计的抑制谐振器，其中优化设计的抑制谐振器包括声波谐振器和电容，抑制谐振器与发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或者并联谐振器形成并联。通过给抑制谐振器串联电容，弱化了抑制谐振器对通带的影响，抑制了因抑制谐振器品质因数带来的通带损耗恶化，使得抑制谐振器除了能提高隔离指标外，还几乎不影响通带指标，从而使得双工器带外隔离指标提高，同时，还抑制了带内指标的恶化。

Description

一种声波双工器以及抑制谐振器
技术领域
本发明涉及电子通信器件技术领域，尤其是一种声波双工器以及抑制谐振器。
背景技术
双工器的主要作用是将发送和接收的信号分离，使其能够在同一频带上同时进行传输。例如，在无线通信中，发送和接收的信号通常需要在同一频段上进行传输，但由于发送和接收的信号频率相近，如果不进行分离处理，就会产生严重的干扰现象，导致通信质量下降甚至无法正常通信。因此，双工器是现代智能通信设备的关键部件之一，双工器主要包括适用于发射频段的滤波器（发射滤波器）以及适用于接收频段的滤波器（接收滤波器）。在便携式通信装置中，例如移动通信中，各种声波滤波器被广泛用作于通信滤波器。随着移动通信中小型化和高性能化的需求日益增加。
现有技术中的双工器设计中，多采用抑制谐振器提高隔离度。这些抑制谐振器的加入提高了带外的隔离指标，但也会对带内匹配带来影响，设计过程中需要优化匹配通带，也因为抑制谐振器本身的品质因数的原因，也会带来通带内损耗的增加。
随着技术的发展，现有无线通信设备对滤波器提出越来越高的要求，其中就包括需要滤波器具有高抑制度的同时又不能引入额外的损耗。
发明内容
为解决上述现有技术问题，本发明提供声波双工器以及抑制谐振器，在提高带外隔离的指标的同时能够抑制谐振器对带内指标的恶化影响。
根据本申请的第一方面，一种实施例中提供一种声波双工器，包括：天线端、接收端、发射端以及抑制谐振器；所述天线端到发射端之间连接有发射滤波器和抑制谐振器，所述天线端到接收端之间连接有接收滤波器；
其中，所述发射滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，并联谐振器并联在串联谐振器组与地之间；
所述接收滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，并联谐振器并联在串联谐振器组与地之间；
所述抑制谐振器包括声波谐振器和电容，所述抑制谐振器与所述发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或者并联谐振器形成并联。
可选地，所述抑制谐振器一端接地，另一端连接在所述发射端和所述发射滤波器之间，其中，所述声波谐振器的一端通过所述电容连接在电路中，另一端接地。
可选地，所述抑制谐振器一端接地，另一端连接在所述发射滤波器中任一两个相邻的串联谐振器组之间。
可选地，所述抑制谐振器与所述发射滤波器中靠近所述发射端的串联谐振器并联。
可选地，所述电容的个数为一个或多个，与所述声波谐振器串联。
可选地，所述电容的电容值范围为所述抑制谐振器静态电容的0.05~0.25倍。
可选地，所述发射滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括三个串联谐振器和三个并联谐振器；
其中三个串联谐振器包括第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器；所述天线端、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、抑制谐振器以及发射端连接；
三个并联谐振器包括第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器；
所述第一谐振器连接在天线端，第二谐振器连接第一谐振器，第三谐振器连接第二谐振器，所述第四谐振器的一端与所述第一谐振器连接并且另一端接地，所述第五谐振器的一端与所述第二谐振器连接并且另一端接地，所述第六谐振器的一端与所述第三谐振器连接并且另一端接地。
可选地，所述接收滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括三个串联谐振器和三个并联谐振器；
其中，所述天线端、三个串联谐振器以及接收端顺次连接。
根据本申请的第二方面，一种实施例中提供一种抑制谐振器，应用在声波双工器中，其特征在于：包括声波谐振器和电容，所述抑制谐振器与发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或者并联谐振器形成并联。
可选地，所述电容为交指结构，或者是金属-介质-金属的层叠结构。
依据上述实施例的声波双工器以及抑制谐振器，其中声波双工器中设置有抑制谐振器，在声波双工器中设置有优化设计的抑制谐振器，其中优化设计的抑制谐振器包括声波谐振器和电容，所述抑制谐振器与所述发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或者并联谐振器形成并联。通过给抑制谐振器串联电容，弱化了抑制谐振器对通带的影响，抑制了因抑制谐振器品质因数带了的通带损耗恶化，使得所述抑制谐振器除了能提高隔离指标外，还几乎不影响通带指标，从而使得所述双工器带外隔离指标提高，同时，还抑制了带内指标的恶化。
附图说明
图1为现有技术中未加抑制谐振器的声波双工器电路示意图；
图2为现有技术中加抑制谐振器的声波双工器电路示意图；
图3为本发明一实施例所提供的声波双工器电路示意图；
图4为本发明另一实施例所提供的声波双工器电路示意图；
图5为本发明再一实施例所提供的声波双工器电路示意图；
图6为本发明又一实施例所提供的声波双工器电路示意图；
图7为本发明一实施例所提供的声波双工器和现有技术的声波双工器的传输曲线对比示意图；
图8为本发明一实施例所提供的声波双工器隔离度曲线和现有技术的声波双工器的隔离度曲线对比示意图；
图9为本发明所提供的声波双工器回波损耗曲线和现有技术的声波双工器的回波损耗曲线对比示意图。
附图标记：60-抑制器件；100-天线端；200-接收端；300-发射端；400-发射滤波器；401-第一谐振器；402-第二谐振器；403-第三谐振器；404-第四谐振器；405-第五谐振器；406-第六谐振器；500-接收滤波器；600-抑制谐振器；610-声波谐振器；620-电容。
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。
由背景技术可知，双工器的作用是将接收和发射讯号相隔离，保证发射和接收都能同时正常工作。如图1和图2所示，现有技术中的双工器中为了提高隔离度，多采用使用抑制器件60连入电路中的方式，然而，这些抑制器件60的加入虽然提高了带外的隔离指标，同时也会对带内匹配带来影响。
经分析，现有技术中的抑制器件的谐振频率虽然在滤波器所需要的位置产生传输零点，但是在通带内会产生较大的电容效应，影响通带指标。
本实施例中提供一种声波双工器以及抑制谐振器，在声波双工器中设置有优化设计的抑制谐振器，其中优化设计的抑制谐振器包括声波谐振器和电容，所述抑制谐振器与所述发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或者并联谐振器形成并联。使得所述抑制谐振器除了能提高隔离指标外，还几乎不影响通带指标，从而使得所述双工器在提高带外隔离指标的同时，能够抑制该谐振器对带内指标的恶化影响。
参照图3至图6，本实施例中提供一种声波双工器包括：天线端100、接收端200、发射端300以及抑制谐振器600。该天线端100到发射端300之间连接有发射滤波器400和抑制谐振器600，该天线端100到接收端200之间连接有接收滤波器500。可知，双工器又称天线共用器，是一个比较特殊的双向三端滤波器，其作用是将接收和发射讯号相隔离，保证发射和接收都能同时正常工作，发射滤波器400和接收滤波器500均包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，当发送信号时，声波双工器的发射通道会抑制接收信号，信号主要在接收通道传输。同时双工器的发射端会对接收信号有的隔离效果。
本实施例中，设置的发射滤波器400为梯形结构滤波器，该梯形结构滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，并联谐振器并联在串联谐振器组与地之间。该接收滤波器500为梯形结构滤波器，该梯形结构滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，并联谐振器并联在串联谐振器组与地之间。
本实施例中，所述接收滤波器500也可以为DMS结构滤波器或者梯形和DMS的复合结构滤波器。
本实施例中，该发射滤波器400可以为梯形结构。梯形结构滤波器，该梯形结构滤波器包括三个串联谐振器和三个并联谐振器，其中三个串联谐振器包括第一谐振器401、第二谐振器402和第三谐振器403；并且，该三个并联谐振器包括第四谐振器404、第五谐振器405、第六谐振器406。该第一谐振器401连接在天线端100，第二谐振器402连接第一谐振器401，第三谐振器403连接第二谐振器402，该第四谐振器404的一端与该第一谐振器401连接并且另一端接地，该第五谐振器405的一端与该第二谐振器402连接并且另一端接地，该第六谐振器406的一端与该第三谐振器403连接并且另一端接地。
本实施例中，该接收滤波器500为梯形结构滤波器，该梯形结构滤波器包括三个串联谐振器和三个并联谐振器，其中，该天线端100、三个串联谐振器以及接收端200顺次连接。该接收滤波器500中的三个串联谐振器和三个并联谐振器的排布方式和该发射器中的三个串联谐振器和三个并联谐振器排布方式相同，在此不再赘述。
可以理解的是，一些实施例中该发射滤波器400和接收滤波器500中包括梯形结构滤波器，该梯形结构滤波器可以为任何为了实现发射滤波功能的滤波器阶数。例如可以为四阶滤波器或五阶滤波器。该接收滤波器500同样的也可以为四阶滤波器或五阶滤波器。
所述抑制谐振器600包括声波谐振器610和电容620，所述抑制谐振器600与所述发射滤波器中的串联谐振器或者并联谐振器并联，优选的与靠近发射端的并联谐振器或者串联谐振器并联，也可以直接并联在发射端口与发射滤波器之间。
一些实施例中，如图3所示，该天线端100、第一谐振器401、第二谐振器402、第三谐振器403、抑制谐振器600以及发射端300顺次连接，该抑制谐振器600的一端接地，另一端连接在该发射端300和该发射滤波器400之间，其中，该抑制谐振器600中包括声波谐振器610和电容620，该声波谐振器610通过该电容620连接在电路中，即，所述声波谐振器610的一端通过所述电容620连接在电路中，另一端接地。
一些实施例中，所述抑制谐振器600一端接地，另一端连接在所述发射滤波器中任一两个相邻的串联谐振器组之间。
如图4所示，所述抑制谐振器600一端接地，另一端连接在所述第六谐振器406的接入端。
一些实施例中，所述抑制谐振器600还可以与所述发射滤波器400中靠近所述发射端的串联谐振器并联。
如图5所示，所述抑制谐振器600并联在所述第三谐振器403上。
该声波谐振器610能够起到提高隔离度的作用，提高了带外的隔离指标，而对内匹配时，由于在所述声波谐振器610中串联电容620，弱化了该抑制谐振器对通带的影响，并且也抑制了因抑制谐振器品质因数带来的通带损耗恶化，从而抑制双工器通带内部指标的恶化影响。因此，使得该声波双工器增加隔离度的同时，还能够满足抑制通带指标恶化的效果，从而提高了双工器的使用需求。
本实施例中，所述电容620的个数可以为一个，也可以为多个，且与所述声波谐振器610串联。
该电容620可以为交指结构，或者是金属-介质-金属的上下层叠结构。
需要理解的是，所述电容620与所述声波谐振器610串联形成本实施例中的抑制谐振器600的方法中，可以是在具有抑制谐振器作用的器件上外接串联一个电容620，也可以是一体的器件，即，所述电容620设置在所述声波谐振器610的内部，且与所述声波谐振器610形成串联。相比外接串联的抑制谐振器600（拆分抑制谐振器600），电容620设置在内部的抑制谐振器600更能节省面积，有利于小型化。
一些实施例中，通过将电容620拆分成多级串联的方式，从而能够提高电容620的功率容量，还可以预防在高功率工作状态下，抑制谐振器600被功率击穿，进一步提高双工器的功率耐受度。
如图6所述，本实施例中，所述抑制谐振器中，通过将声波谐振器与两个电容620进行串联，从而弱化抑制谐振器600对通带的影响。
所述电容620的电容值范围为组成抑制谐振器的声波谐振器的静态电容的0.05~0.25倍。能够更好的提高电容的功率容量，还可以预防在高功率工作状态下，抑制谐振器被功率击穿，能够进一步提高双工器的功率耐受度。
一些实施例中，该电容620可以是可调电容，通过在限定范围内调节电容容值，可以在几乎不影响通带内指标的前提下，调整抑制频段。即该实施例可以实现带外抑制和隔离度的可调。
本实施例中，该电容620值的范围可以在0.02 pF ~0.1pF之间，具体可以根据双工器的工作需求进行选择。
例如，一些实施例中，该电容620值为0.02 pF。
例如，一些实施例中，该电容620值为0.05 pF。
例如，一些实施例中，该电容620值为0.08pF。
例如，一些实施例中，该电容620值为0.1pF。
通过本实施了中的声波双工器实现了在提高带外隔离指标的同时，抑制了带内指标的恶化，避免通道内的损耗增加，提升了声波双工器的使用性能。
本实施例中还提供一种抑制谐振器600，应用于声波双工器中，可以继续参考图3，该抑制谐振器600包括声波谐振器610和电容620，所述抑制谐振器与发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器形成并联。所述电容620为交指结构，或者是金属-介质-金属的层叠结构,即上下为金属层,中间是介质层这样的层叠结构（中间的介质层可以是金属氧化物）。所述抑制谐振器可以一端接地，另一端连接在所述发射端和所述发射滤波器之间，其中，所述声波谐振器的一端通过所述电容连接在电路中，另一端接地。
所述抑制谐振器600可以一端接地，另一端连接在所述发射滤波器400中任一两个相邻的串联谐振器组之间。
所述抑制谐振器600也可以与所述发射滤波器400中靠近所述发射端的串联谐振器并联。
该声波谐振器610为能够实现提高隔离度的特定滤波器，由于该声波谐振器610通过串联电容620接入在电路中，使得内部通带的损耗得到抑制，从而降低了该抑制谐振器600对内指标的恶化影响。提高了该抑制谐振器600的使用性能。
如图7所示，为本实施例所提供的声波双工器和现有技术的声波双工器(即未设置抑制谐振器之前)的传输曲线对比示意图，其中，曲线a为本实施例所提供的声波双工器传输曲线，曲线b为现有技术中的声波双工器(即未设置抑制谐振器之前)的传输曲线。
如图8所示，为本实施例所提供的声波双工器隔离度曲线和现有技术(即未设置抑制谐振器之前)的声波双工器的隔离度曲线对比示意图，其中曲线a为本实施例所提供的声波双工器隔离度曲线，曲线b为现有技术中(即未设置抑制谐振器之前)的声波双工器的隔离度曲线。
如图9所示，本实施例所提供的声波双工器回波损耗曲线和现有技术(即未设置抑制谐振器之前)的声波双工器的回波损耗曲线对比示意图，其中曲线a为本实施例所提供的声波双工器回波损耗曲线，曲线b为现有技术中(即未设置抑制谐振器之前)的声波双工器回波损耗曲线。综合对比图7、图8、图9，实施例在实现提高带外抑制和隔离度的同时，几乎不影响通带内的损耗，回波等指标，能够抑制该谐振器对带内指标的恶化影响。
隔离度是双工器的两个等效带阻滤波器的阻带衰减量，除一些特定的场合外，一般双工器的发射通道和接收通道中的阻带的衰减量，也即双工器的发射端和接收端至天线端的隔离度。
回波损耗（RL-Return Loss）：回波损耗是衡量滤波器输入和输出阻抗与理想阻抗匹配程度的指标，是输入端口输入功率与负载端反射功率之比的分贝(dB)数，回波损耗值越高，表示阻抗匹配越好，输入功率被负载端口全部吸收时回波损耗为无穷大。
由图7、图8和图9所示，由本实施例中的声波双工器的性能参数与现有技术声波双工器的性能参数的对比可以看出，通过本实施例中的声波双工器，在改善隔离度的同时，通带内的回波变换很小。因此，本实施例中的声波双工器在提高带外隔离的指标的同时，抑制了对带内指标的恶化影响。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种声波双工器，其特征在于，包括：天线端、发射端、接收端以及抑制谐振器；所述天线端到发射端之间连接有发射滤波器和抑制谐振器，所述天线端到接收端之间连接有接收滤波器；
其中，所述发射滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，并联谐振器并联在串联谐振器组与地之间；
所述接收滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，并联谐振器并联在串联谐振器组与地之间；
所述抑制谐振器包括声波谐振器和电容，所述抑制谐振器与所述发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或者并联谐振器形成并联。
2.根据权利要求1所述的声波双工器，其特征在于：所述抑制谐振器一端接地，另一端连接在所述接收端和所述发射滤波器之间，其中，所述声波谐振器的一端通过所述电容连接在电路中，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的声波双工器，其特征在于：所述抑制谐振器一端接地，另一端连接在所述发射滤波器中任一两个相邻的串联谐振器组之间。
4.根据权利要求1所述的声波双工器，其特征在于：所述抑制谐振器与所述发射滤波器中靠近所述发射端的串联谐振器并联。
5.根据权利要求1所述的声波双工器，其特征在于：所述电容的个数为一个或多个，与所述声波谐振器串联。
6.根据权利要求5所述的声波双工器，其特征在于：所述电容的电容值范围为所述抑制谐振器静态电容的0.05~0.25倍。
7.根据权利要求1所述的声波双工器，其特征在于：所述发射滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括三个串联谐振器和三个并联谐振器；
其中三个串联谐振器包括第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器；所述天线端、第一谐振器、第二谐振器、第三谐振器、抑制谐振器以及发射端连接；
三个并联谐振器包括第四谐振器、第五谐振器、第六谐振器；
所述第一谐振器连接在天线端，第二谐振器连接第一谐振器，第三谐振器连接第二谐振器，所述第四谐振器的一端与所述第一谐振器连接并且另一端接地，所述第五谐振器的一端与所述第二谐振器连接并且另一端接地，所述第六谐振器的一端与所述第三谐振器连接并且另一端接地。
8.根据权利要求1所述的声波双工器，其特征在于：所述接收滤波器为梯形结构滤波器，所述梯形结构滤波器包括三个串联谐振器和三个并联谐振器；
其中，所述天线端、三个串联谐振器以及接收端顺次连接。
9.一种抑制谐振器，应用在声波双工器中，其特征在于：包括声波谐振器和电容，所述抑制谐振器与发射滤波器中的任一个或多个串联谐振器或并联谐振器形成并联。
10.根据权利要求9所述的抑制谐振器，其特征在于：所述电容为交指结构，或者是金属-介质-金属的层叠结构。
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