CN115955212A - 一种扩大带宽的saw滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及滤波器技术领域，具体涉及一种扩大带宽的SAW滤波器，制作于钽酸锂衬底上，包括输入端口及输出端口；并联设置的第一滤波器单元及第二滤波器单元，耦合于所述输入端口与所述输出端口之间。本发明中第一滤波器单元采用声耦合滤波器与阻抗元谐振器的组合，用以提高通带频段左侧的矩形系数；第二滤波器单元采用阻抗元谐振器串、并联的组合，用以提高通带频段右侧的矩形系数；同时，第一滤波器单元与第二滤波器单元的组合设计也能实现超宽带宽以及有效的带外抑制，可用于B20+28等对带宽和矩形系数要求都很高的频段设计，进而大幅度降低产品的生产成本，当在接地前端增设集成电感后，带外抑制还能够被进一步大幅度改善。

Description

一种扩大带宽的SAW滤波器

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，特别涉及一种扩大带宽的SAW滤波器。

背景技术

声表面波（SAW）滤波器广泛应用于移动通讯设备中，具有插损低、宽带宽、体积小、低成本、可批量生产等优点。

滤波器最重要的两个性能指标为通带内插损和带外抑制，而通带频率和带外抑制频率之间的过渡带的陡峭程度即为矩形系数，过渡带越陡即矩形系数越高，则滤波器留给工艺偏差和温漂的空间就越大，性能就越好。

SAW滤波器按照制作工艺一般可以分为普通SAW，TCSAW，TFSAW，其中普通SAW指直接在LT（钽酸锂）衬底上制作电路的工艺，而TCSAW和TFSAW则是从普通SAW工艺演化而来的特殊工艺，所以成本远高于普通SAW。

SAW器件的带宽受衬底类型的限制，比如常见的普通SAW衬底的耦合系数在8～10%左右，一般用于设计相对带宽不超过5%的滤波器。而通信频段有几十个，每一个频段的带宽各不相同，虽然大部分频段带宽不超过4%，但也有一些频段带宽非常宽，比如B41F（相对带宽7.5%）和B20+28（相对带宽8%）。前者由于只对通带左边矩形系数有较高要求，所以一般使用CRF+IEF结构实现，而B20+28不但带宽更宽，还要求左右两边的矩形系数都比较高（每侧过渡带空间仅为10MHz），目前一般都是使用耦合系数特别高的特殊切型LN（铌酸锂）衬底的IEF设计实现，所以需要用到TCSAW工艺，而TCSAW的工艺成本是普通SAW的两倍以上；因此本发明研制了一种扩大带宽的SAW滤波器，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明目的是：提供一种扩大带宽的SAW滤波器，以解决现有技术中针对通讯频段带宽非常宽而无法适应通带两端矩形系数要求相对较高的问题。

本发明的技术方案是：一种扩大带宽的SAW滤波器，制作于钽酸锂衬底上，包括：

输入端口及输出端口；

并联设置的第一滤波器单元及第二滤波器单元，耦合于所述输入端口与所述输出端口之间，并分别提高通带频段左、右两侧的矩形系数；其中，

所述第一滤波器单元包括至少一个串联于所述输入端口与所述输出端口之间的声耦合滤波器，以及至少一个并联接地的第一阻抗元谐振器；和/或，

所述第二滤波器单元包括至少一个串联于所述输入端口与所述输出端口之间的第二阻抗元谐振器，以及至少一个并联接地的第三阻抗元谐振器。

优选的，所述声耦合滤波器、第一阻抗元谐振器、第三阻抗元谐振器对应的接地端的前端均设置有集成电感。

优选的，所述声耦合滤波器由多个变化周期的叉指换能器及设置于两端的反射栅组成；

所述第一阻抗元谐振器、第二阻抗元谐振器及第三阻抗元谐振器结构相同，均由叉指换能器及设置于两端的反射栅组成。

优选的，所述声耦合滤波器配置于第一串联路径上，所述第一阻抗元谐振器配置于第一并联路径上，并与第一串联路径之间具有连接节点；

所述第二阻抗元谐振器配置于第二串联路径上，所述第三阻抗元谐振器配置于第二并联路径上，并与第二串联路径之间具有连接节点；

所述第一串联路径与所述第二串联路径并联设置，并连接于所述输入端口与所述输出端口之间。

优选的，所述声耦合滤波器在所述第一串联路径上配置两个，所述第一阻抗元谐振器共配置两个，并分处于两条所述第一并联路径上，对应的两处连接节点分别处于两个声耦合滤波器靠近输入端口和输出端口的一侧；

所述第二阻抗元谐振器在所述第二串联路径上配置三个，所述第三阻抗元谐振器共配置两个，并分处于两条所述第二并联路径上，对应的两处连接节点分别处于相邻的两个所述第二阻抗元谐振器之间。

与现有技术相比，本发明的优点是：

（1）本发明将扩大带宽的SAW滤波器分为两部分进行设计，制作于钽酸锂衬底上，进而实现可以在普通SAW的工艺上同时实现超宽带宽和通带左右两端的高矩形系数，可用于B20+28等对带宽和矩形系数要求都很高的频段设计，进而大幅度降低产品的生产成本。

（2）第一滤波器单元采用声耦合滤波器与阻抗元谐振器的组合，用以提高通带频段左侧的矩形系数；第二滤波器单元采用阻抗元谐振器串、并联的组合，用以提高通带频段右侧的矩形系数；基于第一滤波器单元与第二滤波器单元的并联，能够实现超宽带宽，并能实现有效的带外抑制，当在接地前端增设集成电感后，带外抑制还能够被进一步大幅度改善。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例1所述的一种扩大带宽的SAW滤波器的电路图；

图2为本发明实施例1、实施例2中所述声耦合滤波器的结构图；

图3为本发明实施例1、实施例2中所述第一阻抗元谐振器、第二阻抗元谐振器、第三阻抗元谐振器的结构图；

图4为本发明所述的一种扩大带宽的SAW滤波器在实施例1中对应的插损曲线；

图5为本发明实施例2所述的一种扩大带宽的SAW滤波器的电路图；

图6为本发明所述的一种扩大带宽的SAW滤波器在实施例2中对应的插损曲线。

其中：1、输入端口；

2、输出端口；

3、第一滤波器单元，31、声耦合滤波器，32、第一阻抗元谐振器；

4、第二滤波器单元，41、第二阻抗元谐振器，42、第三阻抗元谐振器；

5、集成电感。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的内容做进一步的详细说明：

【实施例1】

如图1所示，一种扩大带宽的SAW滤波器，制作于钽酸锂衬底上，包括输入端口1及输出端口2、第一滤波器单元3及第二滤波器单元4；其中，第一滤波器单元3及第二滤波器单元4并联设置，耦合于输入端口1与输出端口2之间，并分别提高通带频段左、右两侧的矩形系数。

第一滤波器单元3包括至少一个串联于输入端口1与输出端口2之间的声耦合滤波器31，以及至少一个并联接地的第一阻抗元谐振器32；结合图1所示，声耦合滤波器31配置于第一串联路径上，第一阻抗元谐振器32配置于第一并联路径上，并与第一串联路径之间具有连接节点；本实施例中，声耦合滤波器31在第一串联路径上配置两个，第一阻抗元谐振器32共配置两个，并分处于两条第一并联路径上，对应的两处连接节点分别处于两个声耦合滤波器31靠近输入端口1和输出端口2的一侧。

第二滤波器单元4包括至少一个串联于输入端口1与输出端口2之间的第二阻抗元谐振器41，以及至少一个并联接地的第三阻抗元谐振器42；结合图2所示，第二阻抗元谐振器41配置于第二串联路径上，第三阻抗元谐振器42配置于第二并联路径上，并与第二串联路径之间具有连接节点；第一串联路径与第二串联路径并联设置，并连接于输入端口1与输出端口2之间。本实施例中，第二阻抗元谐振器41在第二串联路径上配置三个，第三阻抗元谐振器42共配置两个，并分处于两条第二并联路径上，对应的两处连接节点分别处于相邻的两个第二阻抗元谐振器41之间。

如图2所示，声耦合滤波器31由多个变化周期的叉指换能器及设置于两端的反射栅组成；声耦合滤波器31（CRF）也常被称作双模滤波器（DMS），是一种由多个变周期IDT和反射栅组合而成的滤波器，它可以比阻抗元滤波器（IEF）实现更宽的带宽，所以一般和阻抗元谐振器（IE）搭配来组成滤波器；但是含CRF的滤波器在通带频段右侧的矩形系数很难做到左侧的水平。

如图3所示，第一阻抗元谐振器32、第二阻抗元谐振器41及第三阻抗元谐振器42结构相同，均由叉指换能器（IDT）及设置于两端的反射栅组成;叉指换能器（IDT）是制作声表面波滤波器的基础器件，一般IDT和反射栅使用相同的结构周期，全部由阻抗元谐振器（IE）组成的滤波器称为阻抗元滤波器（IEF）。

结合图4所示，为本实施例中扩大带宽的SAW滤波器的实测插损曲线，其中线段A为带宽的指标要求，线段B为带外抑制的指标要求，结合附图可知，并联设置的第一滤波器单元3及第二滤波器单元4能够实现超宽带宽，并能实现有效的带外抑制；本发明中，第一滤波器单元3采用声耦合滤波器31与阻抗元谐振器的组合，用以提高通带频段左侧的矩形系数；由于含CRF的滤波器在通带频段右侧的矩形系数很难做到左侧的水平，因此设置第二滤波器单元4，采用阻抗元谐振器串、并联的组合，用以提高通带频段右侧的矩形系数。

综合上述，基于本发明制作于钽酸锂衬底上，进而实现在普通SAW的工艺上同时实现超宽带宽和通带左右两端的高矩形系数，可用于B20+28等对带宽和矩形系数要求都很高的频段设计，进而大幅度降低产品的生产成本。

【实施例2】

如图5所示，一种扩大带宽的SAW滤波器，制作于钽酸锂衬底上，包括输入端口1及输出端口2、第一滤波器单元3及第二滤波器单元4、集成电感5；其中，第一滤波器单元3及第二滤波器单元4并联设置，耦合于输入端口1与输出端口2之间，并分别提高通带频段左、右两侧的矩形系数。

声耦合滤波器31配置于第一串联路径上，第一阻抗元谐振器32配置于第一并联路径上；第二阻抗元谐振器41配置于第二串联路径上，第三阻抗元谐振器42配置于第二并联路径上；第一串联路径与第二串联路径并联设置，并连接于输入端口1与输出端口2之间。本实施例中，声耦合滤波器31、第一阻抗元谐振器32、第三阻抗元谐振器42对应的接地端的前端均设置有集成电感5；结合图6所示，其中线段A为带宽的指标要求，线段B为带外抑制的指标要求，不仅可以看出带宽和矩形系数均能达到要求，同时还可以进一步的大幅改善带外抑制。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明，因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种扩大带宽的SAW滤波器，其特征在于，制作于钽酸锂衬底上，包括：

输入端口及输出端口；

并联设置的第一滤波器单元及第二滤波器单元，耦合于所述输入端口与所述输出端口之间，并分别提高通带频段左、右两侧的矩形系数；其中，

所述第一滤波器单元包括至少一个串联于所述输入端口与所述输出端口之间的声耦合滤波器，以及至少一个并联接地的第一阻抗元谐振器；和/或，

所述第二滤波器单元包括至少一个串联于所述输入端口与所述输出端口之间的第二阻抗元谐振器，以及至少一个并联接地的第三阻抗元谐振器。

2.根据权利要求1所述的一种扩大带宽的SAW滤波器，其特征在于：所述声耦合滤波器、第一阻抗元谐振器、第三阻抗元谐振器对应的接地端的前端均设置有集成电感。

3.根据权利要求1所述的一种扩大带宽的SAW滤波器，其特征在于：所述声耦合滤波器由多个变化周期的叉指换能器及设置于两端的反射栅组成；

所述第一阻抗元谐振器、第二阻抗元谐振器及第三阻抗元谐振器结构相同，均由叉指换能器及设置于两端的反射栅组成。

4.根据权利要求1所述的一种扩大带宽的SAW滤波器，其特征在于：所述声耦合滤波器配置于第一串联路径上，所述第一阻抗元谐振器配置于第一并联路径上，并与第一串联路径之间具有连接节点；

所述第二阻抗元谐振器配置于第二串联路径上，所述第三阻抗元谐振器配置于第二并联路径上，并与第二串联路径之间具有连接节点；

所述第一串联路径与所述第二串联路径并联设置，并连接于所述输入端口与所述输出端口之间。

5.根据权利要求4所述的一种扩大带宽的SAW滤波器，其特征在于：所述声耦合滤波器在所述第一串联路径上配置两个，所述第一阻抗元谐振器共配置两个，并分处于两条所述第一并联路径上，对应的两处连接节点分别处于两个声耦合滤波器靠近输入端口和输出端口的一侧；

所述第二阻抗元谐振器在所述第二串联路径上配置三个，所述第三阻抗元谐振器共配置两个，并分处于两条所述第二并联路径上，对应的两处连接节点分别处于相邻的两个所述第二阻抗元谐振器之间。

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