具平衡非平衡转换功能的滤波器元件制造技术

一种具有平衡非平衡转换器功能的滤波器元件，包括一非平衡至平衡转换单元，电连接一信号输入端，用以将该信号输入端所接收的不平衡信号转换为平衡信号，以及一格子滤波器，电连接于该非平衡至平衡转换单元与二信号输出端之间，用以消除或降低该平衡信号中所含的噪声。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于移动通讯系统中前端模块的滤波器元件，特别是涉及一种具有平衡非平衡转换器功能的滤波器元件。
技术介绍
目前市场上手机依移动通讯系统可分为双频、三频与四频，双频是在900兆赫和1800兆赫之间切换频率，三频是在900兆赫、1800兆赫和1900兆赫之间切换，四频又比三频多增加了850兆赫频段。由于四频移动通讯系统可支持多媒体应用、高速连接和快速下载语音图片等功能，可实现手机的全球漫游无阻碍。因此，须设计一可搭配至四频的移动通讯系统前端模块以符合未来需求。请参照图1，图1为现有移动通讯系统的前端模块的示意图。如图1所示，前端模块10包括一双工器(Duplexer)12、一功率放大器(PowerAmplifier)22、一低噪声放大器(Low Noise Amplifier)24、及一天线(Antenna)20。双工器12包括二带通滤波器(Bandpass Filter)14及16、一90度相位位移器(Phase Shifter)18、一信号传送端(Transmitter)13电连接于带通滤波器14与功率放大器22之间、一信号接收端(Receiver)15电连接于带通滤波器16与低噪声放大器24之间、以及一天线端17与天线20电连接。当一使用者欲发送信号时，信号会由功率放大器22放大后经信号传送端13进入双工器12，此时，带通滤波器14会让特定频段的信号通过，再经天线连接端17传送至天线20发射信号。同样地，当接收信号时，信号会经由天线20接收后，依序再经由天线连接端17、90度相位位移器18、带通滤波器16、及信号接收端15，最后会传至低噪声放大器24以将通过带通滤波器16所含低频信号的噪声滤除，并将信号加以放大使使用者得以听到远方传来的信号。为了避免通过带通滤波器14的信号会传送到带通滤波器16进而影响到使用者收讯的品质，通常前双工器10于带通滤波器14及16之间会配置有90度相位位移器18，以将传送、接收信号藉由频率相位的不同而分隔开。然而，信号由信号传送端13传递至天线端17或由天线端17传递至信号接收端15时，须由不平衡信号转换为平衡信号，因此，于带通滤波器14之前、或于带通滤波器16之后必须额外配置有非平衡至平衡转换器(Unbalanced to Balanced Conversion Transformer；Balun Transformer)方可达到噪声抑制的功能。近年来，制作高频通讯用滤波器或双工器大多采用压电薄膜工艺来制造超声波元件。现有压电薄膜声波元件依结构可概略分为以薄膜结构方式形成的薄膜式体声波共振器(Film Bulk Acoustic Resonator；FBAR)及以布拉格反射体支撑的共振器(Solidly Mounted Resonator；SMR)。薄膜式体声波共振器是利用微机电的面加工或体加工工艺将下电极或支撑层以下部分掏空，以使薄膜结构具有声波的全反射边界条件。请参照图2A，图2A为现有以堆栈晶体滤波器(Stacked Crystal Filter；SCF)形式设计而成的薄膜式体声波共振器的示意图。如图2A所示，薄膜式体声波共振器30包括一输入电极32、一输出电极34、一接地电极36、一上压电层31、以及一下压电层33。信号经由信号输入端35进入输入电极32后，上压电层31受到信号的激发会产生体声波并传递至下压电层33，此时，输入电极32与输出电极34之间会产生共振现象，最后，信号会经由输出电极而传递至信号输出端37。由于输入信号与输出信号共享同一个接地电极36，所以薄膜式体声波共振器30只能进行非平衡信号之间的输入与输出。为了解决薄膜式体声波共振器30的缺点，请参照图2B，图2B为现有另一以堆栈晶体滤波器形式设计而成的薄膜式体声波共振器的示意图。如图2B所示，薄膜式体声波共振器40包括一输入电极42、二输出电极46与48、一接地电极44、一上压电层41、一下压电层43、以及一介电层50。信号传递的原理如同以上所述，由于介电层50可隔绝输入与输出信号，因此，非平衡信号仅存在于输入电极42的信号输入端45与接地电极44的接地端，而由输出电极46与48传递至信号输出端47与49的信号则为平衡信号。请参照图2C，图2C为现有以耦合共振滤波器(Coupled Resonator Filter)形式设计而成的薄膜式体声波共振器的示意图。如图2C所示，薄膜式体声波共振器60包括一输入电极62、二输出电极66与68、一接地电极64、一上压电层61、一下压电层63、多层第一耦合层72、以及多层第二耦合层74。信号传递的原理亦如同上述，薄膜式体声波共振器60与薄膜式体声波共振器40最大的不同处仅是将介电层50以多层交错排列的第一耦合层72及第二耦合层74取代，第一耦合层72与第二耦合层74为厚度为1/4信号波长且声阻抗不同的材料结构，因此，非平衡信号仅存在于输入电极62的信号输入端65与接地电极64的接地端，而由输出电极66与68传递至信号输出端67与69的信号则为平衡信号。请参照图3A，图3A为图2B中薄膜式体声波共振器40的频率响应图。如图3A所示，薄膜式体声波共振器40的频率响应曲线100会形成三个共振模态，因一般带通滤波器仅能具有一个通带(Passband)，且四频移动通讯系统的频段介于850MHZ～1900MHz，而在1400MHz与1800MHz两侧的模态无法有效将噪声抑制，严重影响信号的品质，因此薄膜式体声波共振器40及60皆无法满足移动通讯低噪声的需求。请参照图2D与图3B，图2D为现有以堆栈晶体滤波器形式设计而成的固态粘着共振器(Solid Mounted Resonator；SMR)的示意图。图3B为图2D中固态粘着共振器的频率响应图。如图2D所示，固态粘着共振器80包括一输入电极82、二输出电极86与88、一接地电极84、一上压电层81、一下压电层83、一介电层90、多层第一反射层92、多层第二反射层94、以及一基层96。信号传递的原理亦如同前述，固态粘着共振器80与薄膜式体声波共振器40最大的不同处在于位于输出电极88的下表面还配置有多层第一反射层92及第二射层94以作为支撑，其中，第一反射层92与第二反射层94为具有二种不同材料、不同声阻抗的声反射体，其交错配置而形成于基层96上，第一反射层92与第二反射层94的厚度约为体声波波长的1/4，故当声波进入第一反射层92与第二反射层94时，会形成接近全反射的布拉格反射，使得共振能量得以保存于固态粘着共振器80之中，因此，非平衡信号仅存在于输入电极82的信号输入端85与接地电极84的接地端，而由输出电极86与88传递至信号输出端87与99的信号则为平衡信号。如图3B所示，当固态粘着共振器80的第一反射层92与第二反射层94分别采用钨(W)与二氧化硅(SiO2)的组合时，会得到频率响应曲线140的频率响应图；当固态粘着共振器80的第一反射层92与第二反射层94分别采用氮化铝(AlN)与二氧化硅(SiO2)的组合时，则会得到频率响应曲线130的频率响应图。由于AlN/SiO2的声阻抗比(Acoustic Impedance Ratio)较W/SiO2为小，反射频宽较窄，故较符合带通滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滤波器元件，包括：一非平衡至平衡转换单元，电连接一信号输入端，用以将该信号输入端所接收的不平衡信号转换为平衡信号；及一格子滤波器，电连接于该非平衡至平衡转换单元与二信号输出端之间，用以消除或降低该平衡信号中所含的噪声。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宗颖，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]