射频滤波器，高选择性三工器和通信设备制造技术

公开了通信设备、三工器、高通滤波器和低通滤波器。通信设备包括一三工器，其被配置为在公共端口和第一分支端口之间通过在450MHz至960MHz的频率范围内的射频信号，在公共端口和第二分支端口之间通过在1400MHz至2200MHz的频率范围内的射频信号，以及在公共端口和第三分支端口之间通过高于2300MHz的频率范围内的射频信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】射频滤波器，高选择性三工器和通信设备版权和商业外观声明本专利文件的公开内容的一部分包含受版权保护的材料。本专利文件可以示出和/或描述属于或可能成为所有者的商业外观的事物。版权和商业外观的所有者不反对任何人对专利商标局专利文件或记录中出现的专利公开进行传真复制，但是在其它方面保留所有版权和商业外观权力。相关申请的交叉引用本专利技术要求于2016年4月8日提交的，题为“SAWTRIPLEXER”的临时专利申请62/320,350的优先权。
本公开涉及使用表面声波(SAW)谐振器的射频滤波器，尤其涉及用于通信设备的滤波器和双工器。
技术介绍
射频(RF)滤波器是两端器件，其被配置为通过一些频率并且停止其它频率，其中“通过”意味着以相对低的插入损耗进行发送，而“阻止”意味着受阻或基本上衰减。滤波器通过的频率范围被称为滤波器的“通带”。由这种滤波器阻止的频率范围被称为滤波器的“阻带”。典型的RF滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带。通带或阻带的具体要求取决于具体应用。例如，“通带”可以定义为滤波器的插入损耗小于诸如1dB、2dB或3dB的定义值的频率范围。“阻带”可以定义为滤波器的插入损耗大于诸如20dB、25dB、40dB或更大的定义值的频率范围，这取决于应用。RF滤波器用于通过无线链路传输信息的通信系统中。例如，RF滤波器可见于基站、移动电话和计算设备、卫星收发器和地面站、物联网(IoT)设备、膝上型计算机和平板电脑、定点无线电收发机链路和其它通信系统的RF前端中。RF滤波器也用于雷达和电子和信息战系统。RF滤波器通常需要许多设计权衡以针对每个特定应用实现诸如插入损耗、拒绝、隔离、功率处理、线性、尺寸和成本之类的性能参数之间的最佳折衷。具体的设计和制造方法和增强可以同时使这些要求中的一个或几个受益。无线系统中的RF滤波器的性能增强可对系统性能产生广泛影响。可以利用RF滤波器的改进来提供系统性能改进，例如更大的单元尺寸、更长的电池寿命、更高的数据速率、更大的网络容量、更低的成本、增强的安全性、更高的可靠性等。可以在无线系统的各个层面上单独或组合地实现这些改进，例如在RF模块、RF收发器、移动或固定子系统或网络层面实现这些性能。表面声波(SAW)谐振器用于各种RF滤波器，包括带阻滤波器、带通滤波器、双工器和多路复用器。双工器是一种射频滤波器装置，其允许使用公共天线同时在第一频带中发送和在第二频带(不同于第一频带)中接收。多路复用器是一种射频滤波器，具有多个通带的具有两个以上的输入或输出端口。三工器是具有三个通带的四端口多路复用器。如图1所示，典型的SAW谐振器100由薄膜导体图案形成，该薄膜导体图案在由诸如石英、铌酸锂、钽酸锂或镧镓硅酸盐的压电材料制成的基板105的表面上形成。基板105通常是压电材料的单晶板，或者是复合基板，该复合基板包含键合至硅、蓝宝石或石英等的另外的材料的压电材料的薄单晶片。复合基板通常用于提供与单独的单晶压电材料的热膨胀系数不同的热膨胀系数。第一叉指式换能器(IDT)110包括多个并联的导体。经由输入端子IN施加到第一IDT110的射频或微波信号在基板105的表面上产生声波。如图1所示，表面声波将在左右方向上传播。第二IDT120将声波转换回输出端OUT处的射频或微波信号。第二IDT120的导体如图所示地与第一IDT110的导体交错。在其它典型的SAW谐振器配置(未示出)中，将形成第二IDT的导体布置在基板105的表面上，基板105与形成第一IDT的导体相邻或分开。而且，额外的指状物(通常称为“虚拟”指状物)有时形成为与IDT指状物的端部相对并连接到第一IDT110和第二IDT120的IN和OUT汇流条。栅状反射器130,135设置在基板上以将声波的大部分能量限制在由第一IDT110和第二IDT120所占的基板区域。栅状反射器130,135浮动或连接到IN端子或OUT端子。通常，SAW谐振器100是双向的，并且可以转置IN和OUT端子名称。第一IDT110和第二IDT120之间的电声耦合高度依赖于频率。通常使用如图2所示的ButterworthVanDyke(BVD)电路模型来描述声谐振器(SAW、体声波、薄膜体声波等)的基本行为。BVD电路模型由动臂和静臂组成。动臂包括运动电感Lm、运动电容Cm和电阻Rm。静臂包括静电电容Co和电阻Ro。虽然BVD模型没有完全描述声谐振器的行为，但它可以很好地对用于设计带通滤波器、双工器和多路复用器(多路复用器是带有多个通带的具有超过2个的输入或输出端口的滤波器)的两个主要谐振进行建模。BVD模型的第一主要谐振是由运动电感Lm和运动电容Cm的串联组合引起的运动谐振。BVD模型的第二主要谐振是由运动电感Lm、运动电容Cm和静电电容C0的组合引起的反谐振。在无损谐振器(Rm＝R0＝0)中，运动谐振的频率Fr由下式表示反谐振的频率Fa由下式表示其中γ＝C0/Cm是基板的特性，基于该特性，制造SAW谐振器。γ取决于基板晶轴的材料和基板晶轴的取向，以及IDT的物理设计。运动谐振和反谐振的频率主要由叉指式导体的间距和取向、基板材料的选择以及基板材料的晶体学的取向确定。图2B是理论无损声谐振器的导纳的曲线图。导纳表现出运动谐振212，其中谐振器的导纳接近无穷大，以及反谐振214，其中谐振器的导纳接近零。在过度简化的术语中，无损声学谐振器可以被认为是在运动谐振212的频率处的短路和在反谐振214的频率处的开路。运动谐振212的频率和反谐振214的频率是代表性的示例，并且谐振器可以设计用于其它频率。蜂窝电话在由工业或政府标准定义的各种频带中操作。例如，3GPPLTE(第三代合作伙伴计划长期演进)标准在约450MHz至大于5000MHz的频率范围内定义了48个不同的频带。这些频带中的每一个由用于蜂窝电话通信的频率范围或一对不相交的频率范围组成。例如，在美国和加拿大使用的频带12采用699MHz至716MHz的频率范围，用于从蜂窝设备到蜂窝网络的通信，以及采用729MHz至746MHz的频率范围，用于从网络到设备的通信。在亚洲几个国家使用的频段40采用2300MHz至2400MHz的频率范围，用于双向通信。由3GPPLTE标准定义的所有频带当前未被使用，并且在任何特定国家通常仅使用一个或几个频带。此外，在特定国家中的不同蜂窝服务提供商可以各自具有一个或多个频带内的频率分配。载波聚合是一种通过将多个信号或载波发送到蜂窝电话来增加数据码流的技术。在服务提供商在多个频带中具有频率分布的情况下，多个信号可以在相同频带内或多个频带内。为了允许国际漫游，期望蜂窝电话能够在尽可能多的频带中操作。此外，为了便于载波聚合，期望蜂窝电话能够在多个频带中同时操作。附图说明图1是SAW谐振器的简化示意平面图。图2A是SAW谐振器的等效电路。图2B是无损SAW谐振器的导纳的曲线图。图3是包括三工器的通信设备的方框图。图4是用于图3的通信设备中的示例性三工器的方框图。图5是混合LC/SAW滤波器的方框图。图6A是示例性混合LC/SAW高通滤波器的示意图。图6B是示出图6A的示例性混合LC/SAW高通滤波器的S(2,1)的图表。图7A是另一示例性混合LC/SAW高通滤波器的示意图。图7B是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信设备，其特征在于，包括：一三工器，其具有一公共端口、第一分支端口、第二分支端口和第三分支端口；其中所述三工器被配置为在所述公共端口和所述第一分支端口之间通过在450MHz至960MHz的频率范围内的射频信号，在所述公共端口和所述第二分支端口之间通过在1500MHz至2200MHz的频率范围内的射频信号，以及在所述公共端口和所述第三分支端口之间通过高于2300MHz的频率范围内的射频信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.08 US 62/320,3501.一种通信设备，其特征在于，包括：一三工器，其具有一公共端口、第一分支端口、第二分支端口和第三分支端口；其中所述三工器被配置为在所述公共端口和所述第一分支端口之间通过在450MHz至960MHz的频率范围内的射频信号，在所述公共端口和所述第二分支端口之间通过在1500MHz至2200MHz的频率范围内的射频信号，以及在所述公共端口和所述第三分支端口之间通过高于2300MHz的频率范围内的射频信号。2.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，还包括：一天线，其耦合到所述公共端口；一第一无线电，其耦合至所述第一分支端口，所述第一无线电被配置为在450MHz至960MHz的频率范围内的一个或多个信道上通信；一第二无线电，其耦合至所述第二分支端口，所述第二无线电被配置为在1500MHz至220MHz的频率范围内的一个或多个信道上通信；一第三无线电，其耦合至所述第三分支端口，所述第三无线电被配置为在高于2300MHz的频率的一个或多个信道上通信。3.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述三工器包括：一电感器-电容器/表面声波(LC/SAW)高通滤波器，其耦合在所述公共端口和所述第三分支端口之间。4.根据权利要求3所述的通信设备，其特征在于，所述LC/SAW高通滤波器包括：一LC高通滤波器，其限定由过渡频率区域分隔的阻带和通带；和一SAW谐振器，其具有在所述LC高通滤波器的所述过渡频率区域内的谐振频率和反谐振频率中的一个。5.根据权利要求4所述的通信设备，其特征在于，所述SAW谐振器至少与所述LC高通滤波器的一部分并联连接。6.根据权利要求4所述的通信设备，其特征在于，所述LC高通滤波器包括两个或更多个串联电容器和两个或更多个并联电感器，以及所述SAW谐振器与所述两个或更多个串联电容器中的至少一些电容器并联连接。7.根据权利要求1所述的通信设备，其特征在于，所述三工器包括：一电感器-电容器/表面声波(LC/SAW)低通滤波器，其耦合在所述公共端口和一内部节点之间；一LC高通滤波器，其耦合在所述内部节点和所述第二分支端口之间；和一LC低通滤波器，其耦合在所述内部节点和所述第一分支端口之间。8.根据权利要求7所述的通信设备，其特征在于，所述LC/SAW低通滤波器包括：一种桥接T电路，其包括两个串联的电感器，一个与串联电感器并联的电容器，以及一个从两个电感器之间的接点连接到地的SAW谐振器。9.一种混合LC/SAW滤波器,其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·P·杨，格雷戈里·L·海伊希普顿，安德鲁·古耶特，
申请(专利权)人：谐振公司，
类型：发明
国别省市：美国,US