一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器制造技术

本发明专利技术提供一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器，利用体声波谐振器特殊的谐振特性，实现超窄带滤波器；该体声波谐振器包括硅衬底、形成在所述硅衬底上的下电极、形成在所述下电极上的二氧化硅温补层、形成在所述二氧化硅温补层上的压电层以及形成在所述压电层上的上电极；该超窄带滤波器包括一个串联支路和多个并联支路，并且所述串联支路包含至少四个上述的体声波谐振器或者电容，串联在该滤波器的输入输出端口之间，每个所述并联支路包含至少一个上述的体声波谐振器。

A bulk acoustic resonator, ultra narrow band filter, duplexer and multiplexer

【技术实现步骤摘要】
一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器
本专利技术涉及体声波滤波器
，具体涉及一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器。
技术介绍
随着无线通信技术的快速发展，许多射频器件在通信领域得到广泛应用，例如，在个人移动终端如手机上会有大量的滤波器、双工器等使用，主要用来滤除不需要的射频信号，改善发射通路或接收通路的性能。同时除了对滤波器、双工器性能上有较高的要求外，还对体积尺寸提出较高的要求，而体声波滤波器刚好可以满足其要求。体声波谐振器利用压电晶体的压电效应产生谐振。由于谐振由机械波产生，而非电磁波作为谐振来源，机械波的波长比电磁波波长短很多。因此，体声波谐振器及其组成的滤波器体积相对传统的电磁滤波器尺寸大幅度减小。另一方面，由于压电晶体的晶向生长目前能够良好控制，谐振器的损耗极小，品质因数高，能够应对陡峭过渡带和低插入损耗等复杂设计要求。由于体声波滤波器具有的尺寸小、高滚降、低插损等特性，以此为核心的滤波器在通讯系统中得到了广泛的应用。体声波谐振器的有效机电耦合系数一般在3％-15％之间，相对应的由其组成的滤波器其相对带宽也在1％-8％之间，如果超出这个范围，用体声波滤波器就比较难以实现。在某些特殊的应用场合，会对滤波器提出一些特殊的性能要求，除了要求滤波器尺寸小外，要求滤波器通信带宽非常窄，如带宽只有几百KHz，其相对带宽只有万分之二左右，同时对临带抑制要求也很高，需要60dB的带外抑制。这样的超窄带滤波器，其相对带宽只有万分之二，如果用常规的设计方法，需要体声波谐振器的有效大概为万分之五左右，这么小的有效是无法做出来的。因此，如何用体声波谐振器技术，在保持滤波器尺寸较小的情况下，实现相对带宽只有万分之二的超窄带滤波器，仍是待解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种体声波谐振器、超窄带滤波器、双工器及多工器，利用体声波谐振器特殊的谐振特性，实现超窄带滤波器，在一些实施方式中，可使滤波器的相对带宽为万分之二左右。根据本专利技术的第一方面，提供了一种体声波谐振器。本专利技术的体声波谐振器包括硅衬底、形成在所述硅衬底上的下电极、形成在所述下电极上的二氧化硅温补层、形成在所述二氧化硅温补层上的压电层以及形成在所述压电层上的上电极；该具有温补层的谐振器的有效机电耦合系数在0.6％到1％之间，其温漂系数为零。可选地，所述硅衬底上还形成有位于所述体声波谐振器正下方的空气腔。可选地，所述压电层为AlN材料。根据本专利技术的第二方面，提供了一种超窄带滤波器。本专利技术的这种超窄带滤波器包括一个串联支路和多个并联支路，并且：所述串联支路包含至少四个上述的体声波谐振器，在输入端口与输出端口之间相互串联连接；每个所述并联支路包含至少一个上述的体声波谐振器，该体声波谐振器连接在所述至少四个位于串联支路上的体声波谐振器的连接节点的任一者与接地端之间。可选地，所述并联支路上的体声波谐振器的并联谐振频点位于滤波器的通带内。可选地，所述串联支路上的体声波谐振器的串联谐振频率大于所述并联支路上的体声波谐振器的并联谐振频率，且二者的差值大于30MHz；所述串联支路上的体声波谐振器的并联谐振频率小于所述并联支路上的体声波谐振器的串联谐振频率，且二者的差值大于20MHz。根据本专利技术的第三方面，提供了另一种超窄带滤波器本专利技术的这种超窄带滤波器包括一个串联支路和多个并联支路，并且：所述串联支路包含至少四个电容，在输入端口与输出端口之间相互串联连接；每个所述并联支路包含至少一个上述的体声波谐振器，被连接在所述至少四个电容的连接节点的任一者与接地端之间。可选地，所述体声波谐振器的并联谐振频点位于滤波器的通带内。根据本专利技术的第四方面，提供了一种双工器。该双工器包括：连接在天线端子与发送端子之间的上述的超窄带滤波器；和连接在天线端子与接收端子之间的上述的超窄带滤波器。根据本专利技术的第五方面，提供了一种多工器。该多工器包括：多个连接在天线端子与发送端子之间的上述的超窄带滤波器；和多个连接在天线端子与接收端子之间的上述的超窄带滤波器。附图说明附图用于更好地理解本专利技术，不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1是现有的窄带滤波器的拓扑结构图；图2是本实施例一超窄带滤波器的拓扑结构图；图3是本实施例一超窄带滤波器中体声波谐振器的结构图；图4是本实施例一超窄带滤波器中并联谐振器的谐振阻抗曲线；图5是本实施例一超窄带滤波器中第一种串联谐振器的阻抗曲线图；图6是本实施例一超窄带滤波器中第二种串联谐振器的阻抗曲线图；图7是本实施例一超窄带滤波器中仿真的传输函数曲线图；图8是本实施例一超窄带滤波器中通带插损局部放大图；图9是本实施例一超窄带滤波器中两个端口的回波损耗曲线图；图10是本实施例二超窄带滤波器的拓扑结构图；图11是本实施例二超窄带滤波器中仿真的传输函数曲线图；图12是本实施例二超窄带滤波器中通带插损局部放大图；图13是本实施例二超窄带滤波器中两个端口的回波损耗曲线图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。目前，在某些特殊的应用场合，会对滤波器提出一些特殊的性能要求，例如除了要求滤波器尺寸小外，要求滤波器通信带宽只有几百KHz，同时对临带抑制要求也很高，需要60dB的带外抑制。例如某GPS用户，对滤波器的指标要求为中心频率为1.5754GHz，通信带宽250KHz，而且要求临带抑制60dB。需要体声波谐振器的有效大概为万分之五左右，这么小的有效是无法实现的。对于采用梯型拓扑结构的体声波滤波器而言，现有的实现窄带滤波器的方法是：在串联体声波谐振器上并联一个电容或在并联体声波谐振器上串联一个电容，以达到减小有效的目的，从而实现窄带滤波器，另外一种可替代的方法是把上述电容用谐振器代替，使用时，通过加载质量负载的办法让该谐振器工作于等效为电容的区域。图1示出了采用上述现有的实现窄带滤波器的方法得到的滤波器的结构。如图1所示，该滤波器为梯形拓扑结构，该滤波器包括输入端口1、输出端口2、连接在输入端口1与输出端口2之间串联支路以及三条并联连接的并联支路。串联支路包括体声波谐振器S11、S12、S13、S14，体声波谐振器S11、S12、S13、S14依次串联在输入端1与输出端2之间；串联谐振器S11、S12、S13、S14的串联谐振频率刚好位于滤波器通带内。在串联谐振器S11和串联谐振器S14上分别并联有谐振器S21和S22，谐振器S21和S22都需要加载质量负载，使其工作于等效为电容的区域，从而可以减小串联谐振器的有效三条并联支路分别为由串联的体声波谐振器P11和P21组成的第一并联支路、由串联的体声波谐振器P12和P22组成的第二并联支路以及由串联的体声波谐振器P13和P23组成的第三并联支路；串联的体声波谐振器P11和P21的一端与串联谐振器S11和S12的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种体声波谐振器，其特征在于，包括硅衬底、形成在所述硅衬底上的下电极、形成在所述下电极上的二氧化硅温补层、形成在所述二氧化硅温补层上的压电层以及形成在所述压电层上的上电极；/n该具有温补层的谐振器的有效机电耦合系数在0.6％到1％之间，其温漂系数为零。/n

【技术特征摘要】
20200114 CN 20201003589811.一种体声波谐振器，其特征在于，包括硅衬底、形成在所述硅衬底上的下电极、形成在所述下电极上的二氧化硅温补层、形成在所述二氧化硅温补层上的压电层以及形成在所述压电层上的上电极；
该具有温补层的谐振器的有效机电耦合系数在0.6％到1％之间，其温漂系数为零。


2.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述硅衬底上还形成有位于所述体声波谐振器正下方的空气腔。


3.根据权利要求1所述的体声波谐振器，其特征在于，所述压电层为AlN材料。


4.一种超窄带滤波器，其特征在于，包括一个串联支路和多个并联支路，并且：
所述串联支路包含至少四个如权利要求1至3中任一项所述的体声波谐振器，在输入端口与输出端口之间相互串联连接；
每个所述并联支路包含至少一个如权利要求1至3中任一项所述的体声波谐振器，该体声波谐振器连接在所述至少四个位于串联支路上的体声波谐振器的连接节点的任一者与接地端之间。


5.根据权利要求4所述的超窄带滤波器，其特征在于，所述并联支路上的体声波谐振器的并联谐振频点位于滤波器的通带内。


6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞慰，徐利军，
申请(专利权)人：诺思天津微系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12