[發明專利]可調諧鐵電濾波器

無效

• 申請號: 201010129230.X
• 申請日: 2002-04-02
• 公開（公告）號: CN101814903A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 斯坦利·斯拉夫科·通西赫
• 申請（專利權）人: 京瓷無線公司
• 主分類號: H03H7/01
• 分類號: H03H7/01;H01G7/06
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 余朦;王艷春

本申請為發明名稱為“可調諧鐵電濾波器”的專利申請No.200710135792.3的分案申請，其中，專利申請No.200710135792.3為2002年4月2日提交的、發明名稱為“可調諧鐵電濾波器”的專利申請No.02811167.2的分案申請。?

可調諧鐵電濾波器?

技術領域

本申請涉及可調諧鐵電濾波器。?

背景技術

濾波器，諸如帶通濾波器，被廣泛應用于通信與電子領域。例如，在無線電通信中一個特定頻段必須容納許多無線用戶。為了容納這么多的無線用戶，對對帶通濾波的要求就必須非常嚴格，因為所提供的頻率分配非常密集。?

目前，無線手機使用固定調諧的帶通濾波器(BPF)以滿足它們的濾波規范。因為這些濾波器必須滿足通帶插入損耗(I.L.)盡可能最小的要求且同時必須滿足特定的高帶外抑制要求，其設計非常復雜。作為特殊的例子，可以考慮使用固定帶寬濾波器的全頻帶PCS?CDMA手機。PCS發送(TX)頻帶(在美國為1850-1910MHz)的帶內I.L.不會大于-3.5dB，而接收(RX)頻帶(1930-1990MHz范圍)的帶外抑制至少為38.0dB。?

而且，這種BPF除了必須滿足這些規范外，其高度還有最大限制。例如，目前其在手機中的典型限高是4.0mm或更小。為了滿足這些苛刻的電氣要求且同時滿足尺寸與高度盡可能最小的要求，通常需要采用由單個同軸諧振器元件或者整體結構構造的高階(＞2階)固定調諧濾波器。此外，為了滿足帶外抑制要求，通常需要一個傳輸零點，越靠近頻帶邊緣I.L.就越大。由于陶瓷中的變化以及制造公差，因此廠家在固定調諧濾波器的制造過程中必須一個一個單獨地對它們的特性進行調整，這就增加了成本花費。?

而且，如果要支持一個以上頻帶(例如，在美國、韓國與印度支持PCS頻帶)，則需要多個固定調諧的BPF，因此需要額外的開關元件且因?而引入了附加損耗。即使所用的功率放大器和低噪聲放大器具有足夠的工作帶寬以覆蓋這些頻帶，但仍然需要多個固定調諧的BPF。?

可調諧BPF允許在任意特定時間在多個頻帶上使用一個BPF，或者使用低階濾波器以覆蓋寬于所需通帶帶寬的多個頻帶。為了在可調諧BPF中提供可調諧性，典型地使用一種能夠提供可變電容的元件。?

目前可變電容器的結構實現形式有多種。例如，可移動平行板結構的電容器很多年以來一直就被用作家用收音機的調諧器。但是，這樣的平行板體積龐大，噪聲高，并且不實用于現代應用。?

另一種結構選擇是電子變容二極管，它是一種響應于外加電壓而調整電容值的半導體器件。因為變容二極管通常有噪聲并且有損耗，尤其是在500MHz以上的應用中，所以其不能有效工作于需要高性能的高頻、低損耗的應用當中。?

還有一種結構選擇是微電子機械系統(MEMS)，它是一種微型開關器件，它可以響應外加控制信號在電容器之間進行切換。但是，其造價昂貴，難以制造并且其可靠性未得到證實。在大多數情形下，其提供離散的調諧，因為系統必須在有限(和少量)數目的固定電容器之間進行選擇。?

鐵電可調諧電容器是人們曾經嘗試過的另一種結構選擇。鐵電(f-e)材料是一類材料，典型地是陶瓷稀土氧化物，其突出特征在于，它們的介電常數(k)以及作為結果的電容率(ε)是響應外加的緩變(直流或低頻)電場的變化而改變的。材料的介電常數(k)和電容率(ε)之間關系給出如下：?

ε＝kε₀

其中ε₀是真空電容率。當前，已知的具有鐵電特性的材料有數百種之多。在一種典型的鐵電材料中，人們可以得到一個因數高達約3∶1的k值變動范圍。產生這樣的k值變化所需的直流電壓取決于被外加以直流控制電壓的鐵電材料的尺寸大小。因為鐵電材料的介電常數可變，而電容器的電容值取決于電容器導體附近電介質的介電常數值，所以人們可以使用鐵電材料制造可調電容器。典型地，可調的鐵電電容器的實現結構形式是平行板(疊層)電容器、交叉指型電容器(IDC)、或間隙電容?器。?