一种宽带低损耗声表面波可开关滤波器组制造技术

本发明专利技术涉及一种宽带、低损耗可开关声表面波滤波器组。该滤波器组由制作在印刷电路版上的两组一刀多掷开关和多个重金属膜制作的声表面波滤波器组成，其中一组开关分别将多个声表面波滤波器的输入端连接在一起，另一组开关将多个声表面波滤波器的输出端连接在一起，两组开关一一对应；所述的声表面波滤波器均采用纵向耦合谐振式结构，以实现低的插入损耗；纵向耦合谐振式结构的换能器和反射栅阵，采用了重金属膜，以获得尽可能宽的带宽；其基片材料采用铌酸锂、钽酸锂等压电材料。本发明专利技术提供了一种应用于通信系统中的宽带（单通道相对带宽９％）、低插损（含开关在内小于４ｄＢ）、较高阻带抑制（大于４０ｄＢ）的可开关声表面波滤波器组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于通信中的声表面波可开关滤波器组，特别涉及一种低 损耗、宽带宽声表面波可开关滤波器组。
技术介绍
声表面波滤波器组是由多个声表面波滤波器加上匹配网络及开关电路组合 而成的，有一路输入、多路输出的部件。输出信号按频率分路，它可以用来进行 频率分选和综合。主要应用于频率合成、跳频通信等系统中。本专利技术涉及的正是 一种应用于通信系统的声表面波滤波器组。现有技术的一个很大的缺点是滤波器带宽不够宽，插入损耗大，由Morita 等人提出的纵向耦合谐振滤波器可实现很低的插入损耗(见正EE 1992 Ultrasonics Symposium Proceedings PP95-104)，但是其反射栅条和换能器均采用 普通金属铝制作，器件带宽还不够宽，因而限制了滤波器组的带宽和信道数。这 是由于在现有技术中，滤波器的反射栅条和换能器均采用普通金属铝膜设计制作 的结果。采用金属铝膜， 一般需要4%甚至更厚的相对膜厚，才能获得足够的反射系 数，而膜厚过厚会导致如下问题1)造成体波散射，导致器件损耗增加；2)工 艺上实'现困难，尤其是在工作频率较低时，例如30MHz的器件，4%的相对膜厚 就已经达到5微米以上，这给工艺加工带来很大困难。膜厚厚度不够又不能获得 较大的反射系数，导致器件带宽不够宽，使得同样的带宽需要更多数量的信道来 实现，也增加了组件的体积。由Morita等人提出的纵向耦合谐振滤波器(见正EE 1992 Ultrasonics Symposium Proceedings PP95-104)包含l-2模式和1-3模式两种基本结构。1-2 模式如图2:纵向耦合谐振滤波器1有两个叉指换能器2和3，沿声波传播方向 置于压电基片6的上表面，反射栅阵4和5放置于叉指换能器2和3的两端；1-3模式如图3所示纵向耦合谐振滤波器13有三个叉指换能器7， 8， 9，沿声波 传播方向置于压电基片12的上表面，反射栅阵10和11放置于叉指换能器7， 8， 9的两端。在纵向耦合谐振SAW滤波器1和12中，由于在换能器的两端放置反 射栅阵，形成谐振腔，声波被限制在谐振腔中，因此可以获得很低的插入损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，从而提供一种插入损耗低、带宽 宽的可开关声表面波滤波器组件。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供的宽带低损耗声表面波可开关滤波器组， 包括N个声表面波滤波器和与所述声表面波滤波器相对应的开关，所述的声表 面波滤波器采用纵向耦合谐振式结构，且该滤波器采用重金属膜制作，其中N 至少为1。上述技术方案中，所述与声表面波滤波器相对应的开关是两组一刀多掷开 关，所述两组一刀多掷开关和N个重金属制作的声表面波滤波器均制作在印刷 电路版上，其中一组开关将N个声表面波滤波器的输入端连接在一起，另一组 开关将N个声表面波滤波器的输出端连接在一起，两组开关一一对应，N个声 表面波滤波器构成N个通道；所述的一刀多掷开关由电路上N个一刀单掷开关 的一端并联组成。上述技术方案中，所述的纵向耦合谐振式滤波器有l-2模式滤波器组和1-3 模式滤波器两种。上述技术方案中，所述的l-2模式纵向耦合谐振式滤波器(如图2)，由两个 叉指换能器及在其两端的反射栅阵组成，叉指换能器均不加权。上述技术方案中，所述反射栅阵采用短路栅条或开路反射栅条，所述叉指 换能器的同步频率是反射栅阵同步频率的1-1.05倍。上述技术方案中，所述的l-3模式纵向耦合谐振式滤波器(如图3)，由三个 叉指换能器及在其两端的反射栅阵组成，叉指换能器均不加权。上述技术方案中，所述反射栅阵采用短路栅条或开路反射栅条，所述叉指 换能器的同步频率是反射栅阵同步频率的1-1.05倍。上述技术方案中，所述的反射栅阵和叉指换能器采用重金属膜制作，所述 的重金属为铜，金或铂金。上述技术方案中，所述的声表面波滤波器，其压电基片材料是36°YX-LiTa03 (即36。旋转Y切割，X传播LiTa03，下同)、42°YX-LiTa03、 64° YX-Li腦3或 410 YX-Li,3。上述技术方案中，所述的一刀单掷开关由分立元件PIN二极管电路组成。本专利技术的优点在于本专利技术的宽带声表面波可开关滤波器组，其中的声表 面波滤波器采用在压电基片上用重金属膜制作的纵向耦合谐振式结构，纵向耦合 谐振式结构可以实现低的插入损耗，重金属膜可以获得比相同厚度铝膜大得多的 反射系数，以实现宽的带宽。与一般采用的金属铝膜相比，重金属可以实现相对 较薄的膜厚获得更宽的带宽(例如重金属铜的反射系数约是相同厚度金属铝的3 倍，即用铜膜可实现3倍厚度的铝膜能实现的反射强度)，这样即可减小工艺实 现难度(尤其是对于低频器件)，又可同时获得更宽的带宽；组件中开关阵采用 了输入输出双开关阵结构，减小了组合网络的损耗；从而解决了现有技术所存在 的问题，在保证易于工艺加工实现的基础上，实现了更大的带宽，提供了一种应 用于通信系统中的宽带宽、低插损、小体积的声表面波可开关滤波器组。本专利技术的目的、特征及优点将通过优选的实施例结合附图加以说明。附图说明图1是本专利技术宽带低损耗声表面波可开关滤波器组的装置示意图2是本专利技术宽带低损耗声表面波可开关滤波器组的一种芯片结构为1-2 模式纵向耦合谐振式结构；图3是本专利技术宽带低损耗声表面波可开关滤波器组的一种芯片结构为1-3 模式纵向耦合谐振式结构；图3A是本专利技术宽带低损耗声表面波可开关滤波器组的另一种芯片结构为 1-3模式纵向耦合谐振式结构；图4是反射系数Re和金属化比的关系；图5是普通声表面波滤波器的频率响应曲线(Y 41° LiNb03上制作1-3模 式，金属膜采用铝的结构)；图6是本专利技术中某一例单个声表面波滤波器的频率响应曲线(Y41° LiNb03上制作l-3模式，金属膜采用铜的结构)；图7是本专利技术一宽带宽、低插损声表面波可开关滤波器组的频率响应曲线。具体实施例方式图1是本专利技术宽带声表面波可开关滤波器组的原理框图，它由多个声表面 波滤波器和一刀多掷开关组成，外加驱动信号可控制两组开关阵同时开关，使得 在某一时刻只有其中一个通道被打开，其他通道被关闭，输入信号的功率全部被 加在该通道上，以保证不存在组合网络的损耗。为了减小滤波器的双向传播损耗， 其中单个声表面波滤波器芯片采用纵向耦合谐振式结构。由于滤波器组通带跨度较宽，为了减小信道数，实现小体积，单个滤波器的带宽要求很宽，为了实现尽 可能宽的带宽，滤波器采用重金属膜制作的纵向耦合谐振式结构。现在结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的叙述。实施例在本实施例中，中心频率59MHz，组件带宽58MHz，组件的相对带宽为 98%，信道数为16，为了实现各个通道的带宽宽，损耗小，采用在基片Y41° LiNb03上用铜膜制作l-3模式纵向耦合结构。在具体操作中，可根据实际情况 进行调整。1-3模式纵向耦合结构如图3所示，声表面波滤波器芯片是由压电基片12 和制作在压电基片12上的三个叉指换能器7， 8， 9及在其两端的金属反射栅阵 10， 11组成。叉指换能器7， 8， 9不加权，其叉指电极的宽度和间隔均为0.25 波长，金属反射栅阵IO、 ll采用短路栅条，其栅条宽度和间隔均为0.25波长(即 金属化比为0.5)，叉指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带低损耗声表面波可开关滤波器组，包括Ｎ个声表面波滤波器和与所述声表面波滤波器相对应的开关，所述的声表面波滤波器采用纵向耦合谐振式结构，且该滤波器采用重金属膜制作，其中Ｎ至少为１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何世堂，刘久玲，李红浪，刘明华，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]