压电滤波器及其带外抑制改善方法、多工器、通信设备技术

本发明专利技术公开了一种改善压电滤波器带外抑制的方法，所述压电滤波器为梯形结构，每阶的梯形结构包含1个串联谐振器和1个并联谐振器，该方法包括：调节至少1阶的梯形结构中的串联谐振器和并联谐振器中的一层或多层的厚度，并且/或者，调节所有串联谐振器和/或并联谐振器的材料，从而使该梯形结构中的并联谐振器的高次寄生谐振对应的反谐振频率大于串联谐振器高次寄生谐振对应的谐振频率，或者二者之间的差值小于设定值。根据本发明专利技术的技术方案，通过调整谐振器中的层的厚度，使得并联谐振器的高次寄生谐振位置从远低于串联谐振器高次寄生谐振的位置，移动到与其相当甚至更高的位置，由此抑制或消除高次寄生谐振区的伪通带现象，从而提高滤波器的带外抑制性能。

【技术实现步骤摘要】
压电滤波器及其带外抑制改善方法、多工器、通信设备
本专利技术涉及滤波器
，特别地涉及一种压电滤波器及其带外抑制改善方法、多工器、通信设备。
技术介绍
近年来，移动通信行业蓬勃发展，5G逐渐开始走入人们的生活，以手机为代表的移动通信终端成为人们日常生活中必不可少的通信工具。随着频谱资源的日益拥挤，对终端的数据吞吐量和功耗要求越来越高我，这给射频前端电路的设计带来了巨大挑战。目前，能够满足通讯终端使用的小尺寸滤波类器件主要是压电滤波器，构成此类滤波器的谐振器主要包括：FBAR(FilmBulkAcousticResonator，薄膜体声波谐振器)，SMR(SolidlyMountedResonator，固态装配谐振器)，SAW(SurfaceAcousticWave，表面声波谐振器)。压电滤波器，相比常见的基于电磁波原理的滤波器，具有尺寸小，谐振器Q值高的特点。其中，FBAR和SMR又合称为BAW器件(BulkAcousticWave，体声波)。在2.5GHz～3.5GHz频率范围内，因为对制作SAW谐振器基础结构IDT(Interdigitaltransducer)的光刻精度较高导致制作困难，谐振器Q值不高，而在0.5GHz～1.5GHz范围内，SAW具有一定成本上的优势。相比之下，BAW滤波器则具有更高的频率应用范围(1GHz～10GHz)，更小的插入损耗，以及更好的静电释放(ESD)及功率耐受(Powerhandling)能力。但是当BAW的频率向低频扩展到800MHz甚至更低时，因为BAW结构特有三明治结构，会在3倍基础谐振频率的附近产生较强的高次寄生谐振，影响低频滤波器在高次寄生谐振区域的抑制特性，从而降低了BAW技术在低频滤波类器件中的射频性能，限制其应用范围。如何BAW在低频应用时因高次寄生谐振问题产生的滤波器抑制恶化，成为设计工程师一个亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种压电滤波器及其带外抑制改善方法、多工器、通信设备，有助于抑制或消除三次寄生谐振区的伪通带现象，从而提高滤波器的带外抑制性能。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种改善压电滤波器带外抑制的方法。本专利技术的改善压电滤波器带外抑制的方法，所述压电滤波器为多阶的梯形结构，每阶的梯形结构包含1个串联谐振器和1个并联谐振器，该方法包括：调节至少1阶的梯形结构中的串联谐振器和并联谐振器中的一层或多层的厚度，并且/或者，调节所有串联谐振器和/或并联谐振器的材料，从而使该梯形结构中的并联谐振器的高次寄生谐振对应的反谐振频率大于串联谐振器高次寄生谐振对应的谐振频率，或者二者之间的差值小于设定值。可选地，所述谐振器中的层的厚度包含该层的质量负载的厚度。可选地，所述谐振器中的层包括：上、下电极，压电层，钝化层。可选地，所述该梯形结构中，并联谐振器的压电层厚度大于串联谐振器的压电层厚度。可选地，对于所述该梯形结构中的并联谐振器和串联谐振器，下电极厚度相同或不同，上电极厚度不同。可选地，所述设定值的范围是-X～3X之间，其中X为所述1阶的梯形结构中的串联谐振器的高次寄生反谐振频率fp,n与相应的高次寄生谐振频率fs,n之差，即X＝fp,n-fs,n。可选地，调节所有串联谐振器和/或并联谐振器的材料的步骤包括：使所有串联谐振器的电极的材料与所有并联谐振器的电极的材料不同；或者，调节所有串联谐振器和/或并联谐振器的材料的步骤包括：使所有串联谐振器的压电层的材料与所有并联谐振器的压电层的材料不同。可选地，所述滤波器中，串联谐振器和并联谐振器分别设置在上下层叠的2个晶圆中。根据本专利技术的第二方面，提供了一种压电滤波器，该压电滤波器是使用本专利技术所述的方法制造。根据本专利技术的第三方面，提供了一种多工器，其包含本专利技术中的压电滤波器。根据本专利技术的第四方面，提供了一种通信设备，其包含本专利技术中的压电滤波器。根据本专利技术的技术方案，通过调整谐振器中的层的厚度，使得并联谐振器的高次寄生谐振位置从远低于串联谐振器高次寄生谐振的位置，移动到与其相当甚至更高的位置，由此抑制或消除高次寄生谐振区的伪通带现象，从而提高滤波器的带外抑制性能。附图说明为了说明而非限制的目的，现在将根据本专利技术的优选实施例、特别是参考附图来描述本专利技术，其中：图1(a)是BAW谐振器电学符号；图1(b)是BAW谐振器的等效电路；图2是BAW的压电层厚度与谐振应力场关系示意图；图3是BAW的各层厚度与谐振应力场关系示意图；图4是一个约为836MHz的低频FBAR谐振器(以下称作谐振器10)的宽频带阻抗幅值曲线；图5是谐振器10在第一谐振区的阻抗曲线放大图；图6是谐振器10在第二谐振区的阻抗曲线放大图；图7是谐振器10在第三谐振区的阻抗曲线放大图；图8是由谐振器110和120组成的梯型结构单元100的示意图；图9(a)是当质量负载产生的串、并联谐振器的频率差较小，仅为3MHz时，两个谐振器110、120的阻抗示意图；图9(b)是对应于图9(a)的情况的梯型结构100作为二端口网络的S21曲线；图10(a)是当质量负载产生的串、并联谐振器的频率差适中，约为32MHz时，两个谐振器的阻抗示意图；图10(b)是对应于图10(a)的情况的梯型结构100作为二端口网络的S21曲线；图11(a)是当质量负载产生的串、并联谐振器的频率差适中，约为32MHz时，两个谐振器的阻抗示意图；图11(b)是对应于图11(a)的情况的梯型结构100作为二端口网络的S21曲线；图12(a)是当质量负载产生的串、并联位置谐振器的频率差为负值，如-80MHz时，两个谐振器的阻抗示意图；图12(b)是对应于图12(a)的情况的梯型结构100作为二端口网络的S21曲线；图13展示了三种不同层叠设置的低频谐振器的宽频带阻抗曲线；图14是图13中各谐振器在第一谐振区的阻抗曲线对比放大图；图15是图13中各谐振器在第二谐振区的阻抗曲线对比放大图；图16是图13中各谐振器在第三谐振区的阻抗曲线对比放大图；图17(a)和图17(b)是对于图10所示的梯型结构，在质量负载适中，第一谐振区形成较好带通波器形状时，其在第三谐振区的阻抗和幅频曲线；图18是本专利技术的实施方式中的一个Band5发射滤波器300的电路图；图19(a)和图19(b)是现有技术中，一个与滤波器300具有相同电路结构的Band5发射滤波器的幅频响应曲线；图20(a)和图20(b)是滤波器300的幅频响应曲线；图21(a)是将图19(a)和图20(a)进行叠加对比的示意图；图21(b)是将图19(b)和图20(b)进行叠加对比的示意图；图22是实施例的串、并联谐振器层叠设置的侧面示意图；图23是对比例的串、并联谐振器层叠设置的侧面示意图；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善压电滤波器带外抑制的方法，所述压电滤波器为多阶的梯形结构，每阶的梯形结构包含1个串联谐振器和1个并联谐振器，其特征在于，该方法包括：/n调节至少1阶的梯形结构中的串联谐振器和并联谐振器中的一层或多层的厚度，并且/或者，调节所有串联谐振器和/或并联谐振器的材料，从而使该梯形结构中的并联谐振器的高次寄生谐振对应的反谐振频率大于串联谐振器高次寄生谐振对应的谐振频率，或者二者之间的差值小于设定值。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善压电滤波器带外抑制的方法，所述压电滤波器为多阶的梯形结构，每阶的梯形结构包含1个串联谐振器和1个并联谐振器，其特征在于，该方法包括：
调节至少1阶的梯形结构中的串联谐振器和并联谐振器中的一层或多层的厚度，并且/或者，调节所有串联谐振器和/或并联谐振器的材料，从而使该梯形结构中的并联谐振器的高次寄生谐振对应的反谐振频率大于串联谐振器高次寄生谐振对应的谐振频率，或者二者之间的差值小于设定值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振器中的层的厚度包含该层的质量负载的厚度。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述谐振器中的层包括：上、下电极，压电层，钝化层。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述该梯形结构中，并联谐振器的压电层厚度大于串联谐振器的压电层厚度。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对于所述该梯形结构中的并联谐振器和串联谐振器，下电极厚度相同或不同，上电极厚度不同。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑云卓，庞慰，
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