滤波器元件以及包含它的滤波器器件、双工器和高频电路制造技术

一种滤波器元件，包括：　　　　位于电路的串联支路和并联支路中的多个谐振器，　　　　至少一个上述的串联支路谐振器包含多个并联的单端双压电薄膜谐振器。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及具有压电薄膜谐振器的滤波器元件和包含该滤波器元件的滤波器器件，特别涉及用在无线终端的前端的需要具有高功率持久性的双工器和高频电路。
技术介绍
近年来，例如便携式电话的无线终端正快速地向更小、更轻的方向发展。在这种趋势下，希望这些终端的元件变得更小并且具有更高的性能。例如在用于RF电路的前端的双工器中，比传统的介电滤波器更小巧的表面声波(SAW)滤波器正逐渐取代传统的介电滤波器。然而，因为SAW滤波器使用精密梳状电极图案，所以固有地具有低功率持久性的缺点。为了增加SAW滤波器的功率持久性，已经对电极材料和设计进行了改进。这种在双工器中使用的SAW滤波器通常包括梯型电路(ladder typecircuit)。下文中将这些具有梯型电路结构的滤波器称为“梯型滤波器”。下文中将参考附图描述梯型滤波器的结构。如图1所示，在梯型电路的“基本段”的每个串联支路和并联支路上具有单端双膜谐振器(在下文中将SAW滤波器中的单端双SAW谐振器简单称为“谐振器”)。在下文中，将位于串联支路上的谐振器称为“串联支路谐振器S”，并且将位于并联支路上的谐振器称为“并联支路谐振器P”梯型滤波器具有这样的结构连接两个或更多“基本段”，并在这些部分之间执行镜像阻抗匹配。在下文中将每个“基本段”称为“一级”。作为该结构的一个实例，图2示出了具有四级结构的梯型滤波器100的等效电路图。在实践中，任意两个相邻的谐振器(图2中的串联支路谐振器S2和S3，并联支路谐振器P1和P2，以及并联支路谐振器P3和P4)可以合并为一个，以便获得预期性能或者减小滤波器的尺寸。图3示出了图2所示梯型电路中的每两个相邻谐振器合并成一个的结构示例。在图3中，通过合并图2中的串联支路谐振器S2和S3形成串联支路谐振器S23，通过合并图2中的并联支路谐振器P1和P2形成并联支路谐振器P12，并且通过合并图2中的并联支路谐振器P3和P4形成并联支路谐振器P34。在此，为了不改变谐振器在合并前后等效电路的阻抗，合并的串联支路谐振器S23的电容减半，并且每个合并的并联支路谐振器P12和P34的电容加倍。日本专利申请公开No.10-303698(以下称为“现有技术1”)公开了一个提高多级梯型滤波器的功率持久性的改进实例。如图4所示，现有技术1所公开的梯型滤波器200具有两个串联的串联支路谐振器S1a和S1b，取代了从图3的信号输入侧看来位于第一级的单个串联支路谐振器S1。虽然上述改进获得了更高的功率持久性，然而目前可用的梯型滤波器仍不具有满足实际应用的足够高的功率持久性。同时，因为压电薄膜滤波器与SAW滤波器相比具有更高的功率持久性并表现出更好的滤波器特性，因此更多的注意力已经投向了使用压电薄膜谐振器的滤波器(下文中有时将压电薄膜谐振器简称为“谐振器”，并且将具有压电薄膜谐振器的滤波器简称为“压电薄膜滤波器”)。压电薄膜谐振器通常包括基板和在基板上形成的叠层谐振器。叠层谐振器包括压电薄膜和将压电薄膜夹在中间的一对电极膜。具有该结构的叠层谐振器需要在声学上与基板隔绝。因此，在叠层谐振器的正下方形成一个谐振腔，或者通过交替叠加具有不同声阻抗但都具有1/4波长厚度的两种薄膜形成一个多层声膜。当向上述结构的电极对上施加一个AC电压时，由于反压电效应，被电极夹在中间的压电薄膜在厚度纵向上振动。因此压电薄膜谐振器表现出电谐振特性。这证明单端双压电薄膜谐振器能够由单端双SAW谐振器的同样的等效电路表示，并且其电行为和单端双SAW谐振器一样。因此可以在上述梯型滤波器中用单端双压电薄膜谐振器取代单端双SAW谐振器。鉴于上述原因，压电薄膜滤波器具有高于SAW滤波器的功率持久性，但实际应用需要具有更高的功率持久性。日本专利申请公开No.2002-198777(现有技术2)公开了一种对使用现有技术1中公开的单端双压电薄膜谐振器的梯型滤波器的功率持久性的改进。更具体的，现有技术2公开了一种使用通过串联两个或者更多谐振器形成的单端双压电薄膜谐振器的梯型滤波器，而不是使用单个串联支路谐振器。作为这种梯型滤波器的示例，图5示出了信号输入侧的串联支路谐振器被分成两个串联的谐振器的结构的等效电路。图6是具有上述结构的梯型滤波器300的平面图。在图1到6中，用相同的标号指示SAW滤波器和压电薄膜滤波器中相同的谐振器(所有串联支路谐振器和并联支路谐振器)。然而，当采用串联的两个或者更多谐振器取代一个串联支路谐振器时，谐振器的数量相应增加，并且分离的谐振器所占的面积大于单个串联支路谐振器的面积，导致整体面积增加。如果单谐振器被分为n个(n为正整数)，则分离的谐振器所占的面积是单个谐振器所占面积的n倍，才能使得分离的谐振器的阻抗与单个谐振器的阻抗相同。另外，为了尽可能地增加功率持久性，不仅要划分信号输入侧上的串联支路谐振器，而且通常要将所有其他串联支路谐振器也划分。在这种情况下，谐振器所需总面积非常大，不利于减小设备尺寸。对于在各个谐振器下方形成有用于与基板声绝缘的谐振腔的膜式压电薄膜谐振器的情况，压电薄膜谐振器所占面积越大就越容易破裂，因而导致低产出率的难题。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目的是提供一种滤波器元件和包含该滤波器元件的滤波器器件，其中消除了上述缺陷。本专利技术的更具体的目的是提供一种具有位于串联支路和并联支路中的单端压电薄膜谐振器，可以防止设备尺寸增加、加强功率持久性并且防止成品率降低的滤波器元件。本专利技术的另一个具体的目的是提供包含该滤波器元件的滤波器器件，双工器和高频电路。通过一种滤波器元件实现了本专利技术的上述目的，其包括多个谐振器，这些谐振器位于电路中的串联支路或并联支路上，至少一个串联支路谐振器包括多个并联的单端双压电薄膜谐振器。通过一种滤波器元件实现了本专利技术的上述目的，其包括多个谐振器，这些谐振器位于电路中的串联支路或并联支路上，至少在信号输入侧的第一级的串联支路谐振器和/或并联支路谐振器包括多个并联的单端双压电薄膜谐振器。还通过一种双工器实现了本专利技术的上述目的，其包括发送滤波器元件和接收滤波器元件，该发送滤波器元件包括多个位于电路的串联支路和并联支路中的谐振器，至少一个串联支路谐振器包括多个并联的单端双压电薄膜谐振器。还通过一种双工器实现了本专利技术的上述目的，其包括发送滤波器元件和接收滤波器元件，该发送滤波器元件包含位于串联支路和并联支路中的多个谐振器，至少一个并联支路谐振器包括多个并联的单端双压电薄膜谐振器。本专利技术的上述目的也是通过发送并接收无线信号的高频电路实现的，该高频电路包括放大发送信号的第一放大器；放大接收信号的第二放大器；和包含发送滤波器元件和接收滤波器元件的双工器，该发送滤波器元件包括多个位于电路的串联支路和并联支路中的谐振器，并且至少一个串联支路谐振器包括多个并联的单端双压电薄膜谐振器。本专利技术的上述目的也可通过发送并接收无线信号的高频电路实现，该高频电路包括放大发送信号的第一放大器；放大接收信号的第二放大器；和包含发送滤波器元件和接收滤波器元件的双工器，该发送滤波器元件包括多个位于电路的串联支路和并联支路中的谐振器，并且至少一个并联支路谐振器包括多个并联的单端双压电薄膜谐振器。本专利技术的上述目的也可通过一种发送无线信号的高频电路实现，该高频电路包括放大发送本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：西原时弘，横山刚，坂下武，宫下勉，
申请(专利权)人：富士通媒体部品株式会社，富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：