[發明專利]一種濾波器、雙工器、高頻前端電路及通信裝置

有效

• 申請號: 202010073583.6
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111224641B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 龐慰;邊子鵬
• 申請（專利權）人: 諾思（天津）微系統有限責任公司
• 主分類號: H03H9/70
• 分類號: H03H9/70;H03H9/54
• 代理公司: 北京漢智嘉成知識產權代理有限公司 11682
• 代理人: 姜勁;谷惠敏

本發明涉及濾波器技術領域，特別地涉及一種濾波器、雙工器、高頻前端電路及通信裝置，該濾波器包括多個串聯諧振器和多個并聯諧振器，部分串聯諧振器和/或部分并聯諧振器為溫補諧振器，該溫補諧振器包括溫度補償層。本發明提供的技術方案，與現有的普通濾波器或諧振器全部為溫補諧振器的濾波器相比，在不影響濾波器帶寬的情況下，實現濾波器的高滾降要求和良好的溫度特性；同時，由于溫補諧振器的損耗相對于普通諧振器的損耗更大，濾波器中引入溫補諧振器的數量越多，濾波器的插損就會越差，通過濾波器中局部溫補諧振器的設計，在改善濾波器溫漂特性的同時，實現了濾波器插損的最小惡化。

技術領域

本發明涉及濾波器技術領域，特別地涉及一種濾波器、雙工器、高頻前端電路及通信裝置。

背景技術

隨著無線通訊應用的發展，人們對于數據傳輸速率的要求越來越高，與數據傳輸速率相對應的是頻譜資源的高利用率和頻譜的復雜化。通信協議的復雜化對于射頻系統的各種性能提出了嚴格的要求，在射頻前端模塊，射頻濾波器起著至關重要的作用，它可以將帶外干擾和噪聲濾除掉以滿足射頻系統和通信協議對于信噪比的要求。

射頻濾波器主要應用于無線通信系統，例如，基站的射頻前端，移動電話，電腦，衛星通訊，雷達，電子對抗系統等等。射頻濾波器的主要性能指標為插損、帶外抑制、功率容量、線性度、器件尺寸和溫漂特性。良好的濾波器性能可以在一定程度上提高通信系統的數據傳輸速率、壽命及可靠性。所以對于無線通信系統高性能、簡單化濾波器的設計是至關重要的。目前，能夠滿足通訊終端使用的小尺寸濾波類器件主要是壓電聲波濾波器，構成此類聲波濾波器的諧振器主要包括：FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator，薄膜體聲波諧振器)，SMR(Solidly Mounted Resonator，固態裝配諧振器)和SAW(Surface Acoustic Wave，表面聲波諧振器)。其中基于體聲波原理FBAR和SMR制造的濾波器(統稱為BAW，體聲波諧振器)，相比基于表面聲波原理SAW制造的濾波器，具有更低的插入損耗，更快的滾降特性等優勢。

由于構成聲波諧振器的壓電材料和金屬材料，都具有負溫度系數的特點，即當溫度增加時，諧振器的諧振頻率均會以一定比例向低頻方向移動(溫度漂移)。一般情況下，SAW的溫度系數為-35ppm/℃～-50ppm/℃，BAW的溫度系數為-25ppm/℃～-30ppm/℃。雖然BAW相比SAW具有明顯的溫度漂移方面的性能優勢，但是在一些特殊的應用場景下，這樣的溫度系數，仍然會對應用了濾波器的射頻收發系統的性能產生不利影響，例如一個濾波器定義了從通帶邊緣到帶外抑制的頻率可變范圍，那么溫度系數的存在，就使得在考慮了溫度漂移頻率之后，這個可變范圍變小，從而大大增加了濾波器的設計難度。

為了解決濾波器普遍存在的溫度漂移問題，一個常見的解決方法是在諧振器中加入可以實現溫度補償效果的材料。對于聲波諧振器，這種溫度補償材料通常為二氧化硅，因為二氧化硅具有正溫度系數，并且可以通過一般的工藝制程制作，也同時具備低廉的價格，適合產品大批量生產的應用；溫度補償層的材料也可以為多晶硅、硼磷酸鹽玻璃(BSG)、鉻(Cr)或碲氧化物(TeO(x))等正溫度系數材料；溫度補償層的厚度范圍一般在(埃)至之間。這類加了溫度補償的材料的諧振器，也被稱為頻率溫度系數(TemperatureCoefficient of Frequency，TCF)諧振器，是溫度補償濾波器的組成單元。

但是，在諧振器引入上述溫度補償層后，諧振器的性能變差，主要體現在諧振器損耗的增大，以及機電耦合系數(Kt²)的變小。諧振器的損耗直接影響濾波器的通帶插損特性，從而增大射頻鏈路中的損耗，惡化射頻前端的收發性能。機電耦合系數變小，在一定頻率條件下諧振器的串聯諧振頻率和并聯諧振頻率之間的頻率差減小，濾波器的滾降特性有可能改善，但同時濾波器的帶寬也會變窄，大多數通信系統中，濾波器的帶寬是根據系統要求提出的，帶寬并不能無限制的縮窄。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的是提供一種濾波器、雙工器、高頻前端電路及通信裝置，在具備一定帶寬要求和插損要求的前提下，實現濾波器的高滾降要求和良好的溫度特性。