CN111162752A

CN111162752A - 一种体声波滤波器

Info

Publication number: CN111162752A
Application number: CN202010036842.8A
Authority: CN
Inventors: 庞慰; 蔡华林
Original assignee: ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Current assignee: ROFS Microsystem Tianjin Co Ltd
Priority date: 2020-01-14
Filing date: 2020-01-14
Publication date: 2020-05-15

Abstract

本发明涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种体声波滤波器，该滤波器包含多个串联谐振器，相邻串联谐振器的连接点与接地端之间的各并联支路上设置有并联谐振器；一个串联谐振器上并联有第一支路和第二支路；其中，第一支路上设置有第一电感，第二支路上设置有串联的第二电感和第一容性元件。本发明技术方案，使第一容性元件具有合理的面积比，而且可减小芯片的尺寸，降低成本。

Description

一种体声波滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种体声波滤波器。

背景技术

通信***中频段数逐渐增加，尤其是4G、5G通信***中，更多的频段被应用到***中；因此，在多频段***共同工作的时候，需要对其他频段的信号有一定幅度的抑制。滤波器在其中起到了决定性的作用，滤波器的带外抑制性能决定了***中各频段的干扰强度以及整体性能，所以改善滤波器的带外抑制是至关重要的。

在滤波器中，对于插损要求比较高的滤波器，需要减少滤波器级数来减少每一级损耗；而对于抑制要求比较高的滤波器，则需要增加级数来改善抑制。由于增加级数会影响滤波器的插损性能，因此，并不能通过增加级数的方式来改善抑制。

针对上述问题，目前已有通过谐振器并联电感的方式来增加带外传输零点，在输出端附近的串联谐振器上并联一个电感。此方法的缺点在于：

1.对于离滤波器通带较远的频段的抑制改善会使用比较大的电感，大的电感在基板中集成会出现，与其他电感耦合恶化带外抑制性能、产品尺寸增大、Q值低恶化插损等问题；如果大的电感不与基板集成，额外的电感在片外一方面会增加成本，另一方面芯片管脚布局改变，难以和主流芯片管脚对应，兼容性较差；

2.电感在增加带外零点的同时，会对滤波器邻带抑制有一定的恶化，当此滤波器使用在双工器或者多工器中，对于隔离度会有较大的恶化；

3.加入电感后对通带的回波匹配有一定的恶化，回波差的位置，插损和反射较大，对于***整体性能也有恶化。

目前，为了避免上述问题，如图1所示，在并联电感的基础上，再并联一个谐振器，但是，该谐振器的面积相对滤波器中的串联谐振器和并联谐振器其面积较大，进而在制造时存在可靠性问题，导致不同面积的谐振器性能恶化严重，或者部分谐振器损坏，同时，由于面积较大也会增加芯片的整体尺寸，进而增加芯片成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种体声波滤波器，使第一容性元件具有合理的面积比，而且可减小芯片的尺寸，降低成本。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种体声波滤波器，所述滤波器包含多个串联谐振器，相邻串联谐振器的连接点与接地端之间的各并联支路上设置有并联谐振器；一个所述串联谐振器上并联有第一支路和第二支路；其中，第一支路上设置有第一电感，第二支路上设置有串联的第二电感和第一容性元件。

可选地，各所述并联支路上设置有并联支路电感；一个并联支路中的并联谐振器和并联支路电感的连接点与所述体声波滤波器的输出端之间，串联有第二容性元件。

可选地，第一容性元件和第二容性元件为谐振器，该谐振器的频率与串联谐振器以及并联谐振器的频率不同。

可选地，所述谐振器的上电极上设有用于调整该谐振器频率的质量负载层。

可选地，所述串联谐振器的数量为n个，且n＞3，其中第n个串联谐振器与所述滤波器的输出端连接，所述第一支路和所述第二支路并联在所述第n个串联谐振器上；所述第二容性元件的一端位于第2和第3个串联谐振器的连接点与接地端之间的并联支路上。

可选地，所述谐振器的面积为10～100K um²。

可选地，第二电感的电感值为0～5nH。

根据本发明的技术方案，在第二支路上设置串联的第二电感和第一容性元件，其中，第一容性元件可以为电容，也可以为谐振器，第一容性元件的面积越大，其可缩小第一电感的尺寸，而第二电感与第一容性元件串联等效第一容性元件，因此，此时，可进一步减小第一容性元件的尺寸，避免其占用较大的面积。

本发明技术方案，使第一容性元件具有合理的面积比，而且可减小芯片的尺寸，降低成本。在实际的生产中，所有谐振器的面积比合理，保证了生产制造过程中谐振器的性能不恶化，并且可靠性更高，另外，小电感可以使阻抗匹配的更好，改善回波损耗和插损。

附图说明

为了说明而非限制的目的，现在将根据本发明的优选实施例、特别是参考附图来描述本发明，其中：

图1是现有技术中滤波器电路的示意图；

图2是本实施例提供的体声波滤波器电路的示意图；

图3和图4是未加入第二容性元件时的性能对比图；

图5和图6是加入第二容性元件时的性能对比图；

图7是本实施例提供的谐振器的剖视图；

图8是加质量负载层后的频率变化对比图；

图9是对应图8的等效电容变化对比图；

图10是本实施例技术方案与现有技术方案的阻抗对比图；

图11是Q值对比图；

图12是本实施例技术方案与现有技术方案的回波改善对比图；

图13是本实施例技术方案与现有技术方案的插损改善对比图。

图中：

1：串联谐振器；2：并联谐振器；3：第一电感；4：第一容性元件；5：第二电感；6：并联支路电感；7：第二容性元件；8：质量负载层。

具体实施方式

如图2所示，本发明提供一种体声波滤波器，滤波器包含多个串联谐振器1，相邻串联谐振器1的连接点与接地端之间的各并联支路上设置有并联谐振器2；一个串联谐振器1上并联有第一支路和第二支路；其中，第一支路上设置有第一电感3，第二支路上设置串联的第二电感5和第一容性元件4。各并联支路上设置有并联支路电感6，一个并联支路中的并联谐振2和并联支路电感6的连接点与体声波滤波器的输出端之间，串联有第二容性元件7。

本实施例中，第一容性元件4和第二容性元件7可以为谐振器，该谐振器的频率与串联谐振器1以及并联谐振器2的频率不同，而且谐振器集成设置在滤波器的晶圆上，同时，第一容性元件4和第二容性元件7也可以为电容，电容外接设置在封装结构之外。优选地，第一容性元件4和第二容性元件7采用谐振器，其集成设置操作更加方便。其中，谐振器的面积为10～100K um²；第二电感5的电感值为0～5nH。

图3和图4示出了未加入第二容性元件7时的性能对比，图中，虚线表示现有技术方案性能，实线表示本实施例技术方案；图3中，此滤波器为B25的发射端滤波器，右侧方框为B25接收端的滤波器的频率范围，由此图可以看出，邻带抑制比现有技术方案更好。图4中，远抑制也基本相当，在1.55GHz处也实现了传输零点的增加。因此使用小电感加谐振器的方案可以实现与大电感方案一样的效果。

图5和图6示出了加入第二容性元件7时的性能对比，图中，虚线表示现有技术方案性能，实线表示本实施例技术方案；图5中，滤波器为B25的发射端滤波器，右侧方框为B25接收端的滤波器的频率范围，从此图可以看出，本实施例技术方案对接收端滤波器的信号有更好的抑制效果。图6中，同样在1.55GHz处形成了一个传输零点，并且此频率的抑制有所改善；同时，在2.1-2.2GHz附近，抑制也比现有技术方案明显改善。

其中，采用谐振器时，通过在谐振器的上电极上设置质量负载层8的方式调节谐振器的频率，如图7所示，图中为第一容性元件4(谐振器)的剖视图(第二容性元件7的剖视图与图7相同)，其中，质量负载层8的面积和/或厚度可以调节谐振器的频率。在滤波器的制造中，一般会在PAD的位置沉积比较厚的金层，可以在此谐振器上可以沉积金层，以此来调节频率，谐振频率调低到滤波器通带较远的位置，此谐振器相当于一个电容。

如图8所示，图中横轴是频率，纵轴是阻抗，虚线是普通谐振器的阻抗曲线，实线是加入金层质量负载之后的阻抗曲线，由此图可知，利用质量负载层8可有效降低滤波器的频率。如图9所示，该图是对图8的等效电容变化，虚线表示谐振器在1.87GHz附近谐振，实线表示加入质量负载层8后在此区域等效为一个电容。

本实施例中，优选地实施方式为串联谐振器1的数量为n个，其中第n个串联谐振器1与滤波器的输出端连接，第一支路和第二支路并联在靠近滤波器电路输出端的第n个串联谐振器1上，本实施方式中，如图2所示，串联谐振器1的数量为5个；第二容性元件7的一端位于第2和第3个串联谐振器1的连接点与接地端之间的并联支路上。

通过上述设置，可改善滤波器的带外抑制，图10是本实施例技术方案与现有技术方案的阻抗对比图。如图10所示，虚线是现有技术方案，实线是本实施例技术方案，由图10可以看出，本实施例技术方案中的阻抗曲线在1.93GHz处有一个高阻抗值，因为此结构在串联谐振器1上，1.93GHz频率附近的信号通过此结构后，会有一个衰减，而此频率对应滤波器的带外，因此，带外抑制得以改善。其中，本实施例技术方案中的电感量约为1.6nH，而现有专利方案中电感为3.3nH，增加的谐振器面积约为0.015mm2，相对于滤波器整体的版图可忽略不计。因此电感量有明显的减小，集成后整体的封装也有明显缩小；图中1.55GHz附近的高阻抗点是由于第一电感3形成的，也即是形成了带外的传输零点。

如图11所示，该图示意的为1.6nH电感和3.3nH电感的Q值对比，实线是1.6nH的Q值，虚线是3.3nH的Q值，由此图可知，较大的Q值会有更小的损耗，对滤波器的插损影响也更小。

图12是本实施例技术方案与现有技术方案的回波改善对比图，图中虚线对应于现有技术，实线对应于本实施例技术方案；由图12可知，较大的电感对阻抗的改变更大，因此匹配更难做好，而小电感则可以阻抗匹配的更好，因此回波较好。

如图13所示，为插损改善对比图，图中虚线表示现有技术方案性能，实线表示本实施例技术方案；由此图可知，一方面回波更好，一方面小电感Q值更高，因此插损更好。

该滤波器通过电感和谐振器(或电容)的并联和串联组合，以及增加对地电感之间的耦合谐振器(或电容)，可以将减少第一电感器电感到原来的50％，实现电感的集成，并且Q值较高，同时邻带的抑制和回波损耗也不恶化。进一步地，通过加入和第一容性元件(谐振器)串联的第二电感器电感，可以减小谐振器的面积，保证所有谐振器的面积比在一定的合理范围内。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims

1.一种体声波滤波器，所述滤波器包含多个串联谐振器(1)，相邻串联谐振器(1)的连接点与接地端之间的各并联支路上设置有并联谐振器(2)；其特征在于，

一个所述串联谐振器(1)上并联有第一支路和第二支路；

其中，第一支路上设置有第一电感(3)，第二支路上设置有串联的第二电感(5)和第一容性元件(4)。

2.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，

各所述并联支路上设置有并联支路电感(6)；

一个并联支路中的并联谐振器(2)和并联支路电感(6)的连接点与所述体声波滤波器的输出端之间，串联有第二容性元件(7)。

3.根据权利要求2所述的体声波滤波器，其特征在于，第一容性元件(4)和第二容性元件(7)为谐振器，该谐振器的频率与串联谐振器(1)以及并联谐振器(2)的频率不同。

4.根据权利要求3所述的体声波滤波器，其特征在于，所述谐振器的上电极上设有用于调整该谐振器频率的质量负载层(8)。

5.根据权利要求1所述的体声波滤波器，其特征在于，

所述串联谐振器(1)的数量为n个，且n＞3，其中第n个串联谐振器(1)与所述滤波器的输出端连接，所述第一支路和所述第二支路并联在所述第n个串联谐振器(1)上；

所述第二容性元件(7)的一端位于第2和第3个串联谐振器(1)的连接点与接地端之间的并联支路上。

6.根据权利要求3所述的体声波滤波器，其特征在于，所述谐振器的面积为10～100Kum²。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的体声波滤波器，其特征在于，第二电感(5)的电感值为0～5nH。