[發明專利]一種超寬帶薄膜體聲波濾波器電路

在審

• 申請號: 202111102938.0
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113992185A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 趙洪元;王亞寧;周明
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H03H9/54
• 分類號: H03H9/54;H03H9/17
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

本發明公開了一種超寬帶薄膜體聲波濾波器電路，該電路為括一階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路或n階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路，n＞1；一階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路：包括相互級聯的串聯諧振器和并聯諧振器，所述的串聯諧振器和并聯諧振器的兩端均并聯一個電容電感串聯支路，所述電容電感串聯支路包括串聯的電容和電感；所述的串聯諧振器和并聯諧振器均包括上表面帶有凹槽的襯底、位于襯底上的底電極層、位于底電極層上的壓電層和位于壓電層上的頂電極層。本發明可以實現8％～40％相對帶寬的超寬帶薄膜體聲波濾波器設計，以滿足目前超寬帶濾波器的市場需求。

技術領域

本發明屬于濾波器設計領域。

背景技術

隨著無線通信技術及智能手機的發展，射頻前端對元器件性能指標、集成度的要求越來越高。基于薄膜體聲波器件的射頻前端濾波器、雙工器、多工器因其具有小體積、低插損、快速滾降、低功耗等優點，已被廣泛使用于智能手機、通信終端、以及通信基站中，并將于未來應用于車聯網、工業控制等物聯網終端的通信設備中。此外，隨著需求的提高，大數據傳輸必然是未來發展的方向。由香農信道定理，信道信息傳輸速率的上限和信道信噪比及帶寬有關。隨著帶寬的增加，傳輸速率上升，同時還可以實現減小功率，增加保密性。故超寬帶濾波器的研制是極具應用價值。

典型的薄膜體聲波濾波器由薄膜體聲波諧振器以串聯和并聯的形式構成，通帶內，串聯薄膜體聲波諧振器呈現低阻特性，并聯薄膜體聲波諧振器呈現高阻特性，因此通帶損耗小。通帶外，串聯薄膜體聲波諧振器呈現高阻特性，并聯薄膜體聲波諧振器呈現低阻特性，實現帶外抑制。傳統的薄膜體聲波諧振器采用的AlN和ZnO壓電材料，其材料機電耦合系數在8％以下，實現的諧振器的器件機電耦合系數在9％以下，實現的濾波器3dB相對帶寬也將只能到9％。現有的一種諧振電路、濾波器以及天線雙工器(中國專利200610108957.3)，其結構為薄膜體聲波諧振器，其主要結構為施加電感電容匹配電路，主要作用是調節雙工器發射和接收通道之間的隔離，即將接收濾波器處的發射信號的頻帶中的阻抗轉換成無窮大。該專利的所述結構無法實現超寬帶濾波器。

發明內容

發明目的：為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種超寬帶薄膜體聲波濾波器電路。

技術方案：本發明提供了一種超寬帶薄膜體聲波濾波器電路，該電路為一階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路或n階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路，n＞1；

一階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路：包括相互級聯的串聯諧振器和并聯諧振器，所述的串聯諧振器和并聯諧振器的兩端均并聯一個電容電感串聯支路，所述電容電感串聯支路包括串聯的電容和電感；所述的串聯諧振器和并聯諧振器均包括上表面帶有凹槽的襯底、位于襯底上的底電極層、位于底電極層上的壓電層和位于壓電層上的頂電極層；

n階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路：將n個一階階梯型超寬帶薄膜體聲波濾波器電路依次級聯。

進一步的，所述電感為鍵合線電感、平面螺旋電感、貼片電感或TSV電感。

進一步的，所述的電容為微帶電容、貼片電容或者MIM電容。

進一步的，串聯諧振器的并聯諧振頻率高于串、并聯諧振器級聯組成的濾波器的通帶頻率。

進一步的，并聯諧振器的并聯諧振頻率位于串、并聯諧振器級聯組成的濾波器的中心頻率位置。

進一步的，所述電容電感串聯支路的諧振頻率與相應的并聯諧振器或串聯諧振器的串聯諧振頻率的差值小于1％。

有益效果：本發明不改變諧振器原有各層結構、位置、形狀、厚度、及材料，僅通過在諧振器外圍增加提高機電耦合系數的電路，可以實現8％～40％相對帶寬的超寬帶薄膜體聲波濾波器設計，以滿足目前超寬帶濾波器的市場需求。

附圖說明

圖1是傳統串聯、并聯薄膜體聲波諧振器的阻抗曲線；