CN117955455A - 一种窄带滤波器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种窄带滤波器,属于半导体及微电子技术领域,该窄带滤波器包括串联支路上的若干个串联谐振器以及并联支路上的若干个并联谐振器。本发明使用有效机电耦合系数为6%的谐振器设计出相对带宽约为1%的滤波器及多工器,极大地解决了工艺、人力、设计时间上的成本。

Description

一种窄带滤波器
技术领域
本发明属于半导体及微电子技术领域,尤其涉及一种窄带滤波器。
背景技术
声波滤波器SAW和BAW以其具有更小的插损,更高的Q值以及更小的尺寸而被广泛使用。而声波滤波器的带宽与其谐振器的机电耦合系数k有着极密切的关系,一般带宽越宽,需要的机电耦合系数越大,带宽越窄,需要的机电耦合系数越小。对于SAW滤波器,需要调整压电衬底的切角、材料以及厚度才能调整其谐振器的机电耦合系数;对于BAW滤波器,则需要调试压电衬底的材料、厚度才能调整其谐振器的机电耦合系数;不同的滤波器带宽指标,也就意味着需要不断地调整压电衬底,需要投入更多的时间,人力等成本。一般声表面波谐振器SAW及体声波谐振器BAW的有效机电耦合系数约为6%,用来设计相对带宽约为3%左右的滤波器较为合适,如何使用6%的机电耦合系数设计出多种更窄带宽的滤波器,简化工艺,缩短时间成为亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术中的上述不足,本发明提供的一种窄带滤波器,本发明可采用机电耦合系数为6%的声表面波谐振器SAW或体声波谐振器BAW来达到相对带宽为1%且高矩形系数的滤波器。
为了达到以上目的,本发明采用的技术方案为:一种窄带滤波器,包括串联支路上的若干个串联谐振器以及并联支路上的若干个并联谐振器;
各所述串联谐振器中至少一个串联谐振器的谐振频率点在滤波器通带内,各所述串联谐振器中至少一个串联谐振器的谐振频率点在滤波器通带外,各所述串联谐振器的谐振频率点均在滤波器通带两侧的频点之内,且谐振频率点均在滤波器通带内的各串联谐振器均并联有插指结构;
各所述并联谐振器中存在有谐振频率点最高的并联谐振器,且谐振频率点在滤波器通带内,除谐振频率点在滤波器通带内的并联谐振器外的并联谐振器的谐振频率点均低于滤波器通带一侧的频点,且谐振频率点在滤波器通带内的并联谐振器均串联有插指结构。
本发明的有益效果是:本发明通过使用有效机电耦合系数为6%的声波谐振器或体声波谐振器BAW来达到相对带宽为1%且高矩形系数的滤波器,设计出相对带宽为1%的滤波器及多工器,极大地解决了工艺、人力、设计时间上的成本,减少了工艺的反复试验,缩短了迭代时间。
进一步地,所述插指结构的指条方向与串联谐振器的指条方向的夹角为0-90度;
所述插指结构的指条方向与并联谐振器的指条方向的夹角为0-90度。
上述进一步方案的有益效果是:插指结构起电容的作用,不同的夹角对电容的Q值以及电容的自谐振频率有影响,需要根据具体情况具体对待。
再进一步地,所述串联谐振器和并联谐振器均与水平方向存在倾斜夹角,夹角为0-90度。
上述进一步方案的有益效果是:本发明通过将每个谐振器均与水平方向设置有倾斜夹角,其能用助于提升谐振器的Q值。
再进一步地,所述窄带滤波器为级联的T型谐振器单元,其中,各T型谐振器单元包括两个串联谐振器与一并联谐振器。
上述进一步方案的有益效果是:滤波器的架构有两种,一种是T型,一种是网格型,要形成滤波器必须是这两种架构之一。
附图说明
图1为传统设计方法中谐振器频率点分布及对应滤波器的曲线示意图。
图2为对比例中滤波器的组成示意图。
图3为对比例中滤波器的版图排布示意图。
图4为本实施例中窄带滤波器的组成示意图。
图5为本实施例中滤波器曲线及对应串联支路6个谐振器的频率分布示意图。
图6为本实施例中滤波器曲线及对应并联支路5个谐振器的频率分布图。
图7为本实施例中窄带滤波器的版图排布示意图。
图8为图7中框2的放大图。
图9为本传统设计方法与本发明实施例2的频率响应对比图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
实施例
本发明提供了一种窄带滤波器,包括串联支路上的若干个串联谐振器以及并联支路上的若干个并联谐振器;
各所述串联谐振器中至少一个串联谐振器的谐振频率点在滤波器通带内,各所述串联谐振器中至少一个串联谐振器的谐振频率点在滤波器通带外,各所述串联谐振器的谐振频率点均在滤波器通带两侧的频点之内,且谐振频率点均在滤波器通带内的各串联谐振器均并联有插指结构;
各所述并联谐振器中存在有谐振频率点最高的并联谐振器,且谐振频率点在滤波器通带内,除谐振频率点在滤波器通带内的并联谐振器外的并联谐振器的谐振频率点均低于滤波器通带一侧的频点,且谐振频率点在滤波器通带内的并联谐振器均串联有插指结构。所述插指结构的指条方向与串联谐振器的指条方向的夹角为0-90度;所述插指结构的指条方向与并联谐振器的指条方向的夹角为0-90度。所述串联谐振器和并联谐振器均与水平方向存在倾斜夹角,夹角为0-90度。所述窄带滤波器为级联的T型谐振器单元,其中,各T型谐振器单元包括两个串联谐振器与一并联谐振器。
本实施例中,本发明采用机电耦合系数为6%的声表面波谐振器SAW或体声波谐振器BAW来达到相对带宽为1%且高矩形系数的滤波器。
传统设计方法中,如图2所示,一个滤波器的形成由串联支路的谐振器和并联支路的谐振器组成,串联支路谐振器的阻抗曲线,如图1中,横坐标freq表示频率,单位为GHz,纵坐标IL为插入损耗,图中,带圆圈的细线,由两个谐振频率点组成,分别为谐振频率点fss和反谐振频率点fsp;并联支路谐振器的整体频率比串联谐振器要低,如细线所示,两个谐振频率点分别为谐振频率点fps和反谐振频率点fpp;谐振频率点fps主要控制滤波器(如粗实线所示)左侧抑制,反谐振频率点fsp主要控制滤波器右边抑制,谐振频率点fss与反谐振频率点fpp频率大致一样,落在滤波器通带内,这样的频率分布很难实现窄带设计,图中,右侧纵坐标Z为阻抗。即,滤波器的阻抗曲线是由串联谐振器和并联谐振器组成,如图1中粗实线所示。图1中带圆圈的细线为串联谐振器的阻抗曲线,这个阻抗曲线有一个谐振频率点fss和一个反谐振频率点fsp;图1中细线为并联谐振器的阻抗曲线,同样也有一个谐振频率点fps和一个反谐振频率点fpp。每个谐振器都有一个谐振频率点和反谐振频率点,为了区分串联支路和并联支路做了不同的命名,串联支路为fss/fsp,并联支路为fps/fpp,命名规则为第一位f代表频率,第二位s代表串联谐振器,第二位p代表并联谐振器,第三位s代表谐振频率点,第三位p代表反谐振频率点。
对比例中,如图2所示,为典型的T型结构,其中,串联支路由6个谐振器组成,为S1~S6,这些谐振器称为串联谐振器,所有串联谐振器的谐振频率点均在滤波器左右边频点之内;并联支路由5个谐振器组成,为P1~P5,这些并联支路的谐振器称为并联谐振器,其反谐振频率点均在滤波器左右边频点之内。信号从IN输入,OUT输出。
对比例中,如图3所示,每个谐振器(包括串联支路中S1~S6的谐振器以及并联支路中P1~P5的谐振器)都与水平方向有一个倾斜夹角,有助于提升谐振器的Q值。
本实施例中,如图4和图5所示,串联谐振器中第一个谐振器S1及第五个谐振器S5的谐振频率点皆在通带内,即R1与R2频率范围内,其余串联谐振器的谐振频率点皆在滤波器通带右边频R2以上,可以有效缩小带宽;在这两个谐振上各并联一个插指结构S1_1及插指结构S5_1,如图4中虚框所示,可以进一步缩窄带宽,且提高滤波器的矩形系数。串联支路谐振频率低的谐振器不限于第一个串联谐振器和第五个串联谐振器,也可以是其它串联谐振器;且在频率低的串联谐振器上并联插指结构才更进一步有缩窄带宽提升滤波器滚降系数的效果;谐振器的个数大于2,不限于6个。
本实施例中,如图4所示,并联谐振器的第一个谐振器P1的谐振频率点最高,且在滤波器通带内,其余并联谐振器的谐振频率点皆低于滤波器的通带左边频点,在第一个谐振器P1支路上串联一个插指结构P1_1,如图4中虚框所示,可以更进一步缩窄带宽提升滤波器矩形系数。并联支路谐振频率最高的谐振器不限于第一并联支路,也可以是其它支路;也不限于一个并联谐振器,也可以是多个并联谐振器,只要谐振频率点在滤波器通带内,皆可以串联插指结构,其中,从输入端IN开始依次为第一并联谐振器、第二并联谐振器等。
本实施例中,如图5所示,图中,横坐标freq为频率,单位为GHz,左侧纵坐标为插入损耗S2.1,单位为dB,右侧纵坐标Z为阻抗。串联第一个谐振器S1的谐振频率点fs1s及第五个谐振器S5的谐振频率点fs5s皆在第一滤波器1的两个边频点R1和R2之间,在这两个谐振器上并联插指结构可以缩窄带宽提高滤波器的矩形系数;其余谐振器S2/S3/S4/S6的谐振点皆高于第一滤波器1的右边频R2点,可以进一步缩窄带宽提高滤波器的矩形系数。图中,fs1p中第一位f代表频率,第二位s代表串联谐振器,1代表多个串联谐振器中的第一个谐振器,第四位p代表反谐振频率点,即,fs1p表示多个串联谐振器中第一个谐振器的反谐振频率点;fs5p中第一位f代表频率,第二位s代表串联谐振器,5代表多个串联谐振器中的第五个谐振器,第四位p代表反谐振频率点,即,fs5p表示多个串联谐振器中第五个谐振器的反谐振频率点;fs1s中第一位f代表频率,第二位s代表串联谐振器,1代表多个串联谐振器中的第一个谐振器,第四位s代表谐振频率点,即fs1s表示多个串联谐振器中第一个谐振器的谐振频率点;fs5s中第一位f代表频率,第二位s代表串联谐振器,5代表多个串联谐振器中的第五个谐振器,第四位s代表谐振频率点,即fs5s表示多个串联谐振器中第五个谐振器的谐振频率点。
本实施例中,如图6所示,图中,横坐标freq为频率,单位为GHz,左侧纵坐标为S2.1,单位为dB,右侧纵坐标Z为阻抗,其中,1E1是10,1E2是100,1E3是1000,1E4是10000,其为基本的数学知识。并联第一个谐振器P1的谐振频率点fp1s在第一滤波器1的两个边频点R1和R2之间,在这个谐振器上串联插指结构可以缩窄带宽提高滤波器的矩形系数;其余并联谐振器P2/P3/P4/P5的谐振点皆低于第一滤波器1的左边频R2点,可以将左侧的抑制指标做地更好。图中,fp1s中第一位f代表频率,第二位p代表并联谐振器,1代表多个并联谐振器中的第一个谐振器,第四位s代表谐振频率点,即,fp1s表示多个并联谐振器中第一个谐振器的谐振频率点,fp1p中第一位f代表频率,第二位p代表并联谐振器,1代表多个并联谐振器中的第一个谐振器,第四位p代表反谐振频率点,即fp1p表示多个并联谐振器中第一个谐振器的反谐振频率点。本实施例中,如图7所示,图7为本发明的版图排布,其中,串联支路第一个谐振器和第五个谐振器均并联了一个插指结构,如图中的框2和框3所示,并联支路第一个谐振器串联了一个插指结构,如图中的框4所示。
本实施例中,如图8所示,其为图7中框2的放大图,谐振器S1由三部分组成,分别为中间的插指结构IDT1、中间的插指结构IDT1两侧的反射栅RE1和反射栅RE2以及中间的插指结构IDT1两侧的汇流条BUS1和汇流条BUS2,S1_1是与谐振器S1并联连接的插指结构。如果以中间的插指结构IDT1指条方向为X轴,指条纵向为Y轴,指条纵向与指条方向存在一个夹角A,该夹角可以为0度~180度中的任意一个角。并联连接的插指结构S1_1的指条的一端汇流条BUS4与汇流条BUS1连接,另一端汇流条BUS3与汇流条BUS2连接,指条方向可以与两侧的汇流条BUS3和BUS4垂直或存在一个任意夹角;插指结构S1_1的指条方向与X轴可以垂直也可以存在一个任意夹角。
本实施例中,如图9所示,图中,横坐标freq表示频率,单位为GHz,纵坐标为S21,单位为dB,对比例为细线,本发明实施例为粗线,对比例所有串联谐振器的谐振频率点均在滤波器的左右边频点之内,-40dB带宽约为185M,带宽非常宽,不满足左右两侧的抑制指标;而本发明-40dB带宽则仅有126M,带宽缩窄了约30%,满足指标要求且有较高的矩形系数,约为2.2,实现了用机电耦合系数为6%的谐振器设计出相对带宽为1%且高矩形系数的滤波器。

Claims (4)

1.一种窄带滤波器,其特征在于,包括串联支路上的若干个串联谐振器以及并联支路上的若干个并联谐振器;
各所述串联谐振器中至少一个串联谐振器的谐振频率点在滤波器通带内,各所述串联谐振器中至少一个串联谐振器的谐振频率点在滤波器通带外,各所述串联谐振器的谐振频率点均在滤波器通带两侧的频点之内,且谐振频率点均在滤波器通带内的各串联谐振器均并联有插指结构;
各所述并联谐振器中存在有谐振频率点最高的并联谐振器,且谐振频率点在滤波器通带内,除谐振频率点在滤波器通带内的并联谐振器外的并联谐振器的谐振频率点均低于滤波器通带一侧的频点,且谐振频率点在滤波器通带内的并联谐振器均串联有插指结构。
2.根据权利要求1所述的窄带滤波器,其特征在于,所述插指结构的指条方向与串联谐振器的指条方向的夹角为0-90度;
所述插指结构的指条方向与并联谐振器的指条方向的夹角为0-90度。
3.根据权利要求1所述的窄带滤波器,其特征在于,所述串联谐振器和并联谐振器均与水平方向存在倾斜夹角,夹角为0-90度。
4.根据权利要求1-3任一所述的窄带滤波器,其特征在于,所述窄带滤波器为级联的T型谐振器单元,其中,各T型谐振器单元包括两个串联谐振器与一并联谐振器。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1905365A (zh) * 2005-07-28 2007-01-31 富士通媒体部品株式会社 谐振电路、滤波器以及天线双工器
CN101540590A (zh) * 2008-01-31 2009-09-23 富士通株式会社 声波器件、双工器、通信模块和通信装置
CN101785184A (zh) * 2007-08-23 2010-07-21 富士通株式会社 弹性波滤波器、使用该弹性波滤波器的双工器及使用该双工器的通信机
CN103427779A (zh) * 2012-05-16 2013-12-04 中兴通讯股份有限公司 一种梯形结构声波窄带带通滤波器
CN111164891A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 株式会社村田制作所 多工器、高频前端电路以及通信装置
CN111327288A (zh) * 2020-01-14 2020-06-23 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器
CN115149923A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 诺思(天津)微系统有限责任公司 多通带滤波器、多工器和通信设备
CN115913167A (zh) * 2022-10-11 2023-04-04 上海馨欧集成微电有限公司 一种多传输零点的声表面波滤波器及信号处理电路
CN116111979A (zh) * 2023-01-09 2023-05-12 浙江华远微电科技有限公司 一种窄带声表面波滤波器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1905365A (zh) * 2005-07-28 2007-01-31 富士通媒体部品株式会社 谐振电路、滤波器以及天线双工器
CN101785184A (zh) * 2007-08-23 2010-07-21 富士通株式会社 弹性波滤波器、使用该弹性波滤波器的双工器及使用该双工器的通信机
CN101540590A (zh) * 2008-01-31 2009-09-23 富士通株式会社 声波器件、双工器、通信模块和通信装置
CN103427779A (zh) * 2012-05-16 2013-12-04 中兴通讯股份有限公司 一种梯形结构声波窄带带通滤波器
CN111164891A (zh) * 2017-09-29 2020-05-15 株式会社村田制作所 多工器、高频前端电路以及通信装置
CN111327288A (zh) * 2020-01-14 2020-06-23 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器
CN115149923A (zh) * 2021-03-31 2022-10-04 诺思(天津)微系统有限责任公司 多通带滤波器、多工器和通信设备
CN115913167A (zh) * 2022-10-11 2023-04-04 上海馨欧集成微电有限公司 一种多传输零点的声表面波滤波器及信号处理电路
CN116111979A (zh) * 2023-01-09 2023-05-12 浙江华远微电科技有限公司 一种窄带声表面波滤波器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NIANCHU HU等: "Temperature compensated band-pass and band-stop bulk-acoustic-wave filters solution reducing interference in wireless systems", ASIA-PACIFIC MICROWAVE CONFERENCE 2011, 3 April 2012 (2012-04-03), pages 1102 - 1106 *
黄华;石玉;钟慧;杜波;: "声表面波窄带梯形滤波器的仿真与设计", 压电与声光, no. 03, 15 June 2011 (2011-06-15), pages 350 - 352 *

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