带有抑制的剪切模式的SAW滤波器制造技术

为抑制起干扰作用的SH模式，对于阶梯型滤波器建议移动为此负责的串联谐振器的谐振频率同时通过与电容器并联降低其零极点间距。串联谐振器的反谐振以及由此也包括通带保持不变。

A SAW filter with an suppressed shear mode

In order to suppress the SH mode of interference, it is suggested that the resonant frequency of the series resonator that is responsible for the step type filter can be parallel to the capacitor to reduce the zero pole spacing in parallel with the capacitor. The inverse resonance of the series resonator and the passband therefrom remain unchanged.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有抑制的剪切模式的SAW滤波器为了减小SAW滤波器的温度变化，SAW滤波器设有通常包含SiO2的补偿层。然而，作为这种措施的副作用，耦合有所减少。因此，只有在起高度耦合作用的衬底上才能实现具有这种补偿层的宽带滤波器。例如可在切角为红光128°的铌酸锂晶体上构建具有补偿层的由SAW谐振器构建的SAW滤波器。在这种衬底材料上，使用声学瑞利模式(Rayleigh-Mode)的谐振频率。然而，在带有针对电极与在这些电极上沉积的层的特定材料组合和/或针对特定层厚度组合的许多滤波器中，在铌酸锂上可展开寄生SH模式(水平剪切模式)。SH模式的谐振频率高于瑞利模式的谐振频率。针对滤波器的串联谐振器而言，SH谐振处于滤波器的通带上边缘的区域内，并在该处引起对传递函数的扰动。即使这种滤波器的几何结构被优化成最大限度地抑制SH模式，但由于公差相关的几何偏差以及在温度和功率负荷的作用下这种SH模式仍可强烈地激发。由此可出现谐振器的温度和功率负荷增大，这可导致过早的损耗并最终导致滤波器失效。因此本专利技术的任务在于，可靠且持久地避免在由SAW谐振器构建的带通滤波器的通带上边缘的频率范围内起干扰作用的SH模式。根据本专利技术该目的由根据权利要求1所述的SAW滤波器解决。本专利技术的其它实施方案以及用于在SAW滤波器中移动干扰SH模式的方法可从其它权利要求中得出。根据本专利技术的SAW滤波器由SAW谐振器构建并且具有阶梯型结构。该阶梯型结构包括接在滤波器输入端与滤波器输出端之间的串联支路，在该串联支路中布置有串联谐振器。设置从串联支路分支的并联支路，该并联支路将串联支路连接到固定电位，特别是接地。例如，滤波器具有在两到五个之间的并联支路以及同样多个串联谐振器。然而在此串联谐振器的数目也可不同于并联谐振器的数目。此外，如果期望更高的选择，滤波器可具有更多数目的谐振器。在大体上以已知的方式构建的滤波器中，现在根据本专利技术设有带有最大叉指周期的第一串联谐振器，该第一串联谐振器具有所有串联谐振器的最小反谐振频率。与其余串联谐振器相比，该串联谐振器的零极点间距缩小。零极点间距的缩小被标定成通过更小的叉指周期和更小的零极点间距，使得该第一串联谐振器的寄生剪切模式(SH-Mode)从通带边缘消失或者在通带边缘之上的频率下才出现。为了减小零极点间距，可并联于第一串联谐振器联接有构造为叉指结构的第一电容器。并联的电容器的值如此确定大小，即通过更小的叉指周期和更小的零极点间距，使得第一串联谐振器的寄生剪切模式(SH-Mode)从滤波器的通带边缘消失或者在通带边缘之上的频率下才出现。换言之，现在就取决于设计具有最低的谐振频率和反谐振频率的串联谐振器而言，通过并联联接电容器来减小零极点间距。由于在此反谐振也移动到对于通带不太有利的较低的频率，因此这又通过逆向频偏来补偿，这通过减小叉指周期实现。在此可如此进行补偿，即在减小零极点间距之前使反谐振频率再次处于其原始位置上。为与谐振器的原始值相比不扩大谐振器与并联电容器的总电容，通过减小孔径或减小叉指数目来相应缩减谐振器。结果，获得一种滤波器，其中与剪切模式相关联的寄生谐振已经从通带中完全消除并且位于通带边缘之上。在此滤波器的带宽和插入衰减几乎保持不变，从而尽管不同于已知且已经关于滤波器特性且尤其是关于通带优化设计但不必忍受在通带内滤波器特性的劣化。这样的滤波器可利用简单的措施在没有大的耗费的情况下实现。附加电容器还仅需要在滤波器衬底上不显著更大的表面，因为对此同时需减小谐振器的电容，以使由电容器与谐振器形成的并联电路的总电容保持在所需的范围内。并联联接的第一电容器可构造为具有与谐振器相同的金属化的叉指结构并且那么不需要附加的制造步骤。但是并联联接的第一电容器也可原则上以不同的工艺例如实施为金属/绝缘件/金属堆叠，该堆叠集成地构造在滤波器处、构造在滤波器的壳体或包装处或构造为分立的结构元件。代替并联的电容器也可通过抽指加权串联谐振器的电极指实现谐振器的零极点间距。但是这会导致在芯片上的空间需求较大。另一种可行方式在于，选择相应的衬底材料或者相应地更改设计。可行的是，例如在材料和层厚方面改变层结构，特别是施加和/或改变修整层。作为用于减少TCF的补偿层而施加的SiO2层例如可在局部通过附加层补充或者仅在厚度方面改变，以便以期望的程度减小耦合，其中零极点间距减小。与在通带或通带边缘的区域内具有起干扰作用的SH模式的滤波器相比，根据本专利技术的滤波器在性能上更加稳定。本专利技术基本上不会对通带特性产生影响，并且因此只带来改善的性能。根据本专利技术的滤波器可使用在双工器和带通滤波器中。根据本专利技术的滤波器优选被用作TX滤波器，在发射工作中对该TX滤波器施加的功率高于接收中的Rx滤波器，并且因此在TX滤波器中起干扰作用的模式产生的影响远低于在RX滤波器中。如所提及的那样，本专利技术能够用于这样的带通滤波器，即其使用瑞利波，构建于铌酸锂上，并且具有减少耦合的补偿层(TCF补偿)。有利地，它们也用于具有基于铜的电极的谐振器。这种电极结构可例如包括由铬、银、铜和铬组成的子层。替选的电极结构例如包括由钛、银、铜和钛组成的层。根据一种实施方式，滤波器被构建于切角为红光-125°至红光-130°之间的铌酸锂衬底上。该切角范围对于瑞利波而言具有高的耦合常数。作为用于滤波器的优选压电衬底，可选择切角为红光128°的铌酸锂晶体。根据另一种实施方式，根据本专利技术的SAW滤波器通过在衬底上进行电极金属化而具有作为TCF补偿层的SiO2层。该层可具有在关于所需声波的波长的15％至50％范围内的相对层厚。在补偿层上可施加氮化硅层用来防潮。根据另一有利的实施方式，第一电容器构造成带有叉指结构，其可作为谐振器起作用。反谐振频率可被设定到滤波器通带之外待抑制的干扰频率上。由于主要仅适用谐振器的静态电容，因此只要谐振器的谐振频率足够远离滤波器的通带，谐振器的谐振频率就可设定到几乎任意频率上。只有那时谐振器在滤波器通带中的频率下起纯电容器的作用。通过并联第一电容的反谐振频率产生极点，当极点邻近通带时，该极点可特别好地用以抑制干扰频率。然而，通过相应设定第一电容器的谐振频率，可良好地抑制更远的干扰频率，如板模式或体波的更高频率的谐振。在一种实施例中，SAW滤波器被配置成在相对带宽＞3％的宽带频带中工作，特别是在频带2或3中工作。根据本专利技术的滤波器也可以具有多个第一串联谐振器，其谐振频率在未采取根据本专利技术的措施的情况下在通带的区域内或在通带边缘的区域内引起干扰SH模式。相应地，在这种根据本专利技术的SAW滤波器中，并联与具有相应低反谐振频率的全部第一串联谐振器均分别连接有第一电容器。同时，这些第一串联谐振器配设有与其它串联谐振器相比更短的叉指周期。在此重要的是，始终仍留有具有不改变的零极点间距保持的其它串联谐振器，以便确保滤波器的必要带宽。同样根据本专利技术的方法可用于移动起干扰作用的SH模式，该SH模式在处于铌酸锂衬底上的滤波器中出现，其使用瑞利波作为有用波。在第一步骤中，在此通过常规的方式在SAW单口谐振器的基础上设计滤波器。针对该设计而言，仅需考虑达成所需的通带特性。这样的滤波器通过已知的方式由接在滤波器输入端与滤波器输出端之间的串联支路以及n个与该串联支路并联且接到固定电位的并联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SAW滤波器，‑包括：‑接在滤波器输入端与滤波器输出端之间的串联支路，在该串联支路中布置有串联谐振器(RS)，以及‑n个与所述串联支路并联且接到固定电位的并联支路，在这些并联支路中分别布置有并联谐振器，其中，2≤n≤5，‑在该SAW滤波器中构造有带有所有串联谐振器的最低的反谐振频率和最大的叉指周期的第一串联谐振器(Sx)，‑在该SAW滤波器中，与其他串联谐振器相比，所述第一串联谐振器的零极点间距以如此程度减小，即使得声波的寄生剪切模式移出到所述滤波器的通带之外，‑在该SAW滤波器中，所述串联谐振器中的其他串联谐振器具有比在所述第一串联谐振器中更大的零极点间距和叉指周期。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.25 DE 102015116223.71.一种SAW滤波器，-包括：-接在滤波器输入端与滤波器输出端之间的串联支路，在该串联支路中布置有串联谐振器(RS)，以及-n个与所述串联支路并联且接到固定电位的并联支路，在这些并联支路中分别布置有并联谐振器，其中，2≤n≤5，-在该SAW滤波器中构造有带有所有串联谐振器的最低的反谐振频率和最大的叉指周期的第一串联谐振器(Sx)，-在该SAW滤波器中，与其他串联谐振器相比，所述第一串联谐振器的零极点间距以如此程度减小，即使得声波的寄生剪切模式移出到所述滤波器的通带之外，-在该SAW滤波器中，所述串联谐振器中的其他串联谐振器具有比在所述第一串联谐振器中更大的零极点间距和叉指周期。2.根据权利要求1所述的SAW滤波器，-在该SAW滤波器中，通过与所述第一串联谐振器并联构造为叉指结构的第一电容器来减小所述第一串联谐振器的零极点间距，-在该SAW滤波器中，所述电容器的值如此确定大小，即使得通过所述第一串联谐振器的较短叉指周期和较小零极点间距，使得声波的寄生剪切模式移出到所述滤波器的通带之外。3.根据权利要求1或2所述的SAW滤波器，该SAW滤波器构建于切角为红光125°至红光130°的铌酸锂衬底上。4.根据前述权利要求中任一项所述的SAW滤波器，该SAW滤波器具有通过电极金属化布置于衬底上的SiO2层，以用于补偿所述滤波器的温度变化。5.根据前述权利要求中任一项所述的SAW滤波器，在该SAW滤波器中所述第一电容器构造为谐振器...

【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔夫冈·绍尔，弗朗茨·库巴特，
申请(专利权)人：追踪有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US