WO2014107962A1 - 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法 - Google Patents

一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014107962A1
WO2014107962A1 PCT/CN2013/082288 CN2013082288W WO2014107962A1 WO 2014107962 A1 WO2014107962 A1 WO 2014107962A1 CN 2013082288 W CN2013082288 W CN 2013082288W WO 2014107962 A1 WO2014107962 A1 WO 2014107962A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acoustic wave
type
piezoelectric acoustic
wave resonator
resonator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CN2013/082288
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
张�浩
杜良桢
庞慰
鲁勇
祁明可
梁光明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
ZTE Corp
Original Assignee
Tianjin University
ZTE Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University, ZTE Corp filed Critical Tianjin University
Priority to JP2015551958A priority Critical patent/JP2016504880A/ja
Priority to US14/760,090 priority patent/US20150372658A1/en
Priority to EP13870550.4A priority patent/EP2930845B1/en
Publication of WO2014107962A1 publication Critical patent/WO2014107962A1/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/64—Filters using surface acoustic waves
    • H03H9/6423—Means for obtaining a particular transfer characteristic
    • H03H9/6433—Coupled resonator filters
    • H03H9/6483—Ladder SAW filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/15—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/205—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having multiple resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/01—Frequency selective two-port networks
    • H03H7/0153—Electrical filters; Controlling thereof
    • H03H7/0161—Bandpass filters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/56—Monolithic crystal filters
    • H03H9/566—Electric coupling means therefor
    • H03H9/568—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/46—Filters
    • H03H9/54—Filters comprising resonators of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/58—Multiple crystal filters
    • H03H9/60—Electric coupling means therefor
    • H03H9/605—Electric coupling means therefor consisting of a ladder configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
    • H03H9/70—Multiple-port networks for connecting several sources or loads, working on different frequencies or frequency bands, to a common load or source
    • H03H9/703—Networks using bulk acoustic wave devices

Definitions

  • the second type of piezoelectric acoustic wave resonator is a film bulk acoustic resonator or a solid state assembled resonator.
  • the first type of piezoelectric acoustic wave resonator and the second type of piezoelectric acoustic wave resonator have basic A laminated structure comprising a lower electrode layer, a piezoelectric layer, and an upper electrode layer.
  • a parallel branch having a ground end formed by a second type of piezoelectric acoustic wave resonator; wherein either end of the series branch is connected to a non-ground end of the parallel branch;
  • the impedance value at the parallel resonant frequency of the first type of piezoelectric acoustic wave resonator is smaller than the impedance value at the parallel resonant frequency of the second type of piezoelectric acoustic wave resonator.
  • FIG. 2 is a frequency response graph of the series resonator 101-1 and the parallel resonator 101-2 of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a frequency response graph of the piezoelectric acoustic wave bandpass filter unit 101 of FIG. 1.
  • Fig. 8 is a graph showing the frequency response of the piezoelectric acoustic wave band pass filter unit 101 of Fig. 1 and the piezoelectric acoustic wave band pass filter unit 601 of Fig. 6.
  • Figure 4 shows the acoustic dispersion curves for Type I and Type II bulk acoustic resonators, where the ordinate represents the frequency and the abscissa represents the propagation constant of zero. The intersection of the abscissa and the ordinate indicates that the propagation constant is an imaginary number to the left, and the intersection constant to the right indicates that the propagation constant is a real number. Each point on the dispersion curve represents the corresponding propagation constant at each operating frequency of the acoustic resonator.
  • the propagation constant is an imaginary number corresponding to the evanescent wave, and the propagation constant is a real number corresponding to the traveling wave.
  • FIG. 6 shows a piezoelectric acoustic wave band pass filter 600 of a ladder structure according to an embodiment of the present invention, comprising a plurality of cascaded acoustic band pass filter units, wherein the acoustic band pass filter unit comprises: a series branch of a piezoelectric acoustic wave resonator of the first type and a parallel branch having a ground end formed by a second type of piezoelectric acoustic wave resonator, wherein either end of the series branch and the parallel branch are ungrounded End connection, the impedance value at the series resonant frequency of the first type of piezoelectric acoustic wave resonator is smaller than the impedance value at the series resonant frequency of the second type piezoelectric acoustic wave resonator, and the first type of piezoelectric acoustic wave resonator is connected in parallel The impedance value at the resonant frequency is less than the impedance value
  • the piezoelectric acoustic bandpass filter provided by the embodiment of the present invention is similar to the acoustic bandpass filter of the conventional trapezoidal structure, and is cascaded by the acoustic bandpass filter units 601, 602, ..., 60n. composition.
  • the sonic bandpass filter unit 601 includes a series resonator 601-1 connected to the series branch and a parallel resonator 601-2 connected to the parallel branch.
  • 60 ⁇ is similar to the acoustic bandpass filter unit 601.
  • the implementation method of the low insertion loss piezoelectric acoustic wave band pass filter includes the following steps: Constructing a series branch using a first type of piezoelectric acoustic wave resonator;
  • the impedance value at the series resonant frequency of the first type of piezoelectric acoustic wave resonator is smaller than the impedance value at the series resonant frequency of the second type piezoelectric acoustic wave resonator;
  • Figure 7 is a graph showing the frequency response of the series resonator 101-1 and the parallel resonator 101-2 of Figure 1 and the series resonator 601-1 and the parallel resonator 601-2 of Figure 6, wherein the series resonance
  • the inverter 101-1 and the parallel resonator 101-2 are all examples of a type I bulk acoustic wave resonator, and are compared with the frequency response of the series resonator 601-1 and the parallel resonator 601-2 of the present invention.
  • the abscissa indicates the frequency
  • the ordinate indicates the impedance.
  • Curve 710 represents the frequency response curve of the parallel resonator 101-2 on the parallel of the conventional trapezoidal acoustic bandpass filter 100
  • curve 720 represents the frequency response curve of the series resonator 101-1 on the series of the conventional trapezoidal acoustic bandpass filter 100
  • Curve 730 represents the frequency response curve of the parallel resonator 601-2 of the trapezoidal acoustic bandpass filter 600 of the present invention
  • curve 740 represents the frequency response of the series resonator 601-1 of the series of trapezoidal acoustic bandpass filters 600 of the present invention. curve.
  • the impedance value of the series resonator 601-1 near the series resonance frequency is equivalent to the impedance value of the series resonator 101-1 near the series resonance frequency, and the parallel resonator 601
  • the impedance value near the parallel resonant frequency of -2 is greater than the impedance value of the parallel resonator 101-2 near the parallel resonant frequency.
  • the passband insertion loss performance of the acoustic band pass filter unit 601 is superior to the conventional acoustic band pass filter. Unit 101.
  • Embodiments of the present invention can improve passband performance without affecting the out-of-band rejection of the piezoelectric acoustic bandpass filter, i.e., reduce passband insertion loss.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法，所述实现方法包括以下步骤：利用一个第一类压电声波谐振器构成一个串联枝；利用一个第二类压电声波谐振器构成一个具有接地端的并联枝；通过将所述串联枝的任一端与所述并联枝的非接地端连接，形成一个声波带通滤波器单元；级联多个所述声波带通滤波器单元；其中，所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值；所述第一类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值。

Description

一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法 技术领域
本发明涉及一种压电声波带通滤波器，特别涉及一种能够使带通滤波器 通带的插入损耗低于传统结构带通滤波器的电路结构及其相关的实现方法。
背景技术
手持移动通信产品正在迅速地往小型化和轻便化发展， 而随着这些产品 尺寸的减小， 价格也持续下降， 但功能却逐渐增强。 在这微型化的发展浪潮 中， 作为无线通信系统的关键部件， 高性能的射频滤波器扮演着极重要的角 色。 滤波器厂商面临着在不改变甚至提高滤波器性能的前提下进一步缩小滤 波器体积的任务。 而由于手持移动通信产品中各类耗能应用和器件的不断增 加， 使得滤波器的低插入损耗对延长通话时间和电池寿命变得非常重要。
利用谐振器设计射频滤波器电路的拓朴结构主要有梯形结构和网格状结 构， 目前在高性能射频滤波器的设计中， 梯形结构的设计方法较为流行。 体 波 BAW谐振器是一种压电声波谐振器， 主要包括薄膜体声波谐振器 FBAR 和固态装配声波谐振器 SMR。 体波谐振器因其高品质因数闻名， 包含一个或 多个体波谐振器的带通滤波器已经成为传统的基于声表面波 SAW谐振器和 陶瓷 Ceramic谐振器的滤波技术的有力竟争者。
图 1显示了一个传统梯形结构声波带通滤波器 100, 它由声波带通滤波 器单元 101 , 102, ... ... , 10η级联组成。 声波带通滤波器单元 101 包括连接 在串联枝上的串联谐振器 101-1和连接在并联枝上的并联谐振器 101-2。 声波 带通滤波器单元 102, 103 , ... ... , 10η与声波带通滤波器单元 101类似。 图 1 中构成声波带通滤波器单元 101 , 102 , ... ... , 10η 的串联谐振器 101-1 , 102-1 , ... ... , 10n-l与并联谐振器 101-2, 102-2, ... ... , 10n-2可以是薄膜体 声波谐振器（FBAR )或者固态装配谐振器（SMR ) 。
图 2显示了是图 1中串联谐振器 101-1和并联谐振器 101-2的频率响应曲 线， 其中， 曲线 210是图 1 中串联谐振器 101-1的频率响应曲线， 曲线 220 是图 1中并联谐振器 101-2的频率响应曲线。 图 2中横坐标表示频率， 纵坐 标表示阻抗值。 谐振器 101-1 在阻抗达到最小值时的频率定义为串联谐振频 率 fsl01-l ,在阻抗达到最大值时的频率定义为并联谐振频率 φΐθΐ-l ; 并联谐 振器 101-2在阻抗达到最小值时的频率定义为串联谐振频率 fslOl-2, 在阻抗 达到最大值时的频率定义为并联谐振频率 φ101-2。 加工过程中， 在并联谐振 器 101-2 中增加一层频率调谐层， 使得 fslOl-2 小于 fsl01-l , 101-2 小于 ΙΟΙ-Ι , 且 φ101-2等于或接近于 fsl01-l。 在设计声波带通滤波器时， 如图 1所示的传统梯形结构声波带通滤波器 100,所有的串联枝上的串联谐振器的 串联谐振频率和并联谐振频率相同， 所有的并联枝上的并联谐振器的串联谐 振频率和并联谐振频率相同。
声波谐振器在串联谐振频率与并联谐振频率范围之内谐振器等效为高品 质因数电感， 在串联谐振频率与并联谐振频率之外等效为高品质因数电容。
图 3所示曲线为是图 1中串联谐振器 101-1与并联谐振器 101-2组成的梯 形结构压电声波带通滤波器单元 101的频率响应曲线。 通过设计谐振器层叠 结构使得并联谐振器 101-2的并联谐振频率 φ101-2等于或接近于串联谐振器 101-1 的串联谐振频率 fsl01-l。 当输入信号频率在 φ101-2 附近时， 串联谐 振器 101-1 处于串联谐振状态， 阻抗值处于极小值附近， 并联谐振器 101-2 处于并联谐振状态， 阻抗值处于极大值附近。 输入信号以最小的衰减通过谐 振器 101-1 , 而 101-2阻抗值达到峰值， 起到了最佳的对地隔离效果， 所以信 号会以最小的衰减通过压电声波带通滤波器单元 101。 101-2 或者 fsl01-l 称为压电声波带通滤波器单元的通带中心频率。 串联谐振器 101-1在 fsl01-l 附近极低的阻抗值和并联谐振器 101-2在 φ101-2附近极高的阻抗值共同保证 了滤波器通带 311的性能。 当输入信号频率小于 fslOl-2或大于 φΐθΐ-l时， 谐振器等效为电容， 电容的大小由谐振器的面积和谐振器上下电极的距离决 定。 压电声波带通滤波器的带外抑制性能主要决定于并联枝上的谐振器面积 与串联枝上的谐振器面积比值大小和级联的声波带通滤波器单元的个数。
综上， 用体波谐振器构成的梯形结构射频滤波器的通带插入损耗性能主 要由处于并联枝上的并联谐振器在其并联谐振频率附近的阻抗值和处于串联 枝的串联谐振器在其串联谐振频率附近的阻抗值共同决定。 发明内容
本发明实施例提供一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法， 能更好 地解决压电声波带通滤波器的通带插入损耗问题。
根据本发明的一个实施例， 提供了一种低插损压电声波带通滤波器的实 现方法， 包括：
利用一个第一类压电声波谐振器构成一个串联枝；
利用一个第二类压电声波谐振器构成一个具有接地端的并联枝； 通过将所述串联枝的任一端与所述并联枝的非接地端连接， 形成一个声 波带通滤波器单元； 以及
级联多个所述声波带通滤波器单元；
其中， 所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值小于所述第 二类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值；
所述第一类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值。
优选地， 所述第一类压电声波谐振器的串联谐振频率等于所述第二类压 电声波谐振器的并联谐振频率， 或者所述第一类压电声波谐振器的串联谐振 频率与所述第二类压电声波谐振器的并联谐振频率的差值绝对值小于等于阔 值。
优选地， 所述第一类压电声波谐振器具有 I型声学色散特性， 使得所述 谐振器在串联谐振频率附近的阻抗值达到极小。
优选地， 所述第一类压电声波谐振器是薄膜体声波谐振器或固态装配谐 振器。
优选地， 所述第二类压电声波谐振器具有 II型声学色散特性， 使得所述 谐振器在并联谐振频率附近的阻抗值达到极大。
优选地， 所述第二类压电声波谐振器是薄膜体声波谐振器或固态装配谐 振器。
优选地， 所述第一类压电声波谐振器和第二类压电声波谐振器具有基本 层叠结构， 所述基本层叠结构包含下电极层、 压电层和上电极层。
优选地， 所述下电极层和上电极层的材料是铜、 铝、 钼、 铂、 金、 钨之 一， 所述压电层的材料是氮化铝、 氧化辞、 锆钛酸铅之一。
根据本发明的另一方面， 提供了一种低插损压电声波带通滤波器， 包括 级联的多个声波带通滤波器单元；
所述声波带通滤波器单元包括：
利用一个第一类压电声波谐振器构成的一个串联枝； 以及
利用一个第二类压电声波谐振器构成的具有一个接地端的并联枝； 其中， 所述串联枝的任一端与所述并联枝的非接地端连接；
所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值；
所述第一类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值。
优选地， 所述第一类压电声波谐振器的串联谐振频率等于所述第二类压 电声波谐振器的并联谐振频率， 或者所述第一类压电声波谐振器的串联谐振 频率与所述第二类压电声波谐振器的并联谐振频率的差值绝对值小于等于阔 值。
本发明实施例能够在不影响压电声波带通滤波器带外抑制的情况下， 提 高通带性能， 即降低了通带插入损耗。 附图概述
图 1是一个传统的梯形结构带通滤波器的方框图；
图 2是图 1中串联谐振器 101-1和并联谐振器 101-2的频率响应曲线图； 图 3是图 1中压电声波带通滤波器单元 101的频率响应曲线图； 图 4是 I型和 II型体波谐振器的声学色散曲线图；
图 5是 I型和 II型体波谐振器的频率响应曲线图； 图 7是图 1中串联谐振器 101-1和并联谐振器 101-2以及图 6中串联谐振 器 601-1和并联谐振器 601-2的频率响应曲线图；
图 8是图 1中压电声波带通滤波器单元 101和图 6中压电声波带通滤波 器单元 601的频率响应曲线图。
本发明的较佳实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明， 需要说明的是， 在 不冲突的情况下， 本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
构成图 1所示声波带通滤波器单元的体声波谐振器在声学传播模式上具 有两种声学色散特性， 分别为 I型声学色散特性和 II型声学色散特性。 分别 称具有 I型声学色散特性的体声波谐振器为 I型体声波谐振器， 具有 II型声 学色散特性的体声波谐振器为 II型体声波谐振器。 图 4分别显示了 I型和 II 型体声波谐振器的声学色散曲线， 其中纵坐标表示频率， 横坐标表示传播常 数0。 横坐标与纵坐标的交点以左表示传播常数为虚数， 交点以右表示传播 常数为实数。 色散曲线上的每个点表示声波谐振器的每个工作频率下对应的 传播常数， 传播常数为虚数对应瞬逝波， 传播常数为实数对应的是行波。 只 有当声波在电极以外区域对应的传播常数为虚数而在电极以内区域对应的传 播常数为实数时， 能量才能被束缚在谐振器电极区域以内从而产生谐振。 I 型和 II型体声波谐振器的声学色散曲线不同， I型体声波谐振器的声学色散 曲线中 TE模式在对应的 TS模式的上方， II型体声波谐振器的声学色散曲线 中 TE模式在对应的 TS模式的下方。 I型和 II型体声波谐振器产生谐振时内 部声波的传播模式也是不同的， 对应在串联谐振频率和并联谐振频率附近的 阻抗值也有所差别。
图 5显示了谐振频率相同的 I型和 II型体声波谐振器的频率响应曲线， 图中横坐标表示频率， 纵坐标表示阻抗值。 曲线 520表示 I型体声波谐振器 的频率响应曲线， 曲线 510表示 II型体声波谐振器的频率响应曲线。 如图 4 中所示在相同的谐振频率下 I型体声波谐振器在串联谐振频率附近的阻抗值 小于 II型体声波谐振器在串联谐振频率附近的阻抗值。 II型体声波谐振器在 并联谐振频率附近的阻抗值大于 I型体声波谐振器在并联谐振频率附近的阻 抗值。
图 6显示了是本发明实施例提供的一种梯形结构的压电声波带通滤波器 600, 包括级联的多个声波带通滤波器单元， 所述声波带通滤波器单元包括： 利用一个第一类压电声波谐振器构成的一个串联枝和利用一个第二类压电声 波谐振器构成的具有一个接地端的并联枝， 其中， 所述串联枝的任一端与所 述并联枝的非接地端连接， 所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻 抗值小于所述第二类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值， 所述第一类 压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压电声波谐振器并 联谐振频率处的阻抗值。 所述第一类压电声波谐振器和第二类压电声波谐振 器具有不同的串联谐振频率和并联谐振频率， 使得所述第一类压电声波谐振 器的串联谐振频率等于或接近所述第二类压电声波谐振器的并联谐振频率 (第一类压电声波谐振器的串联谐振频率接近所述第二类压电声波谐振器的 并联谐振频率， 是指第一类压电声波谐振器的串联谐振频率与所述第二类压 电声波谐振器的并联谐振频率的差值绝对值小于等于预设的阔值） 。 所述第 一类压电声波谐振器和所述第二类压电声波谐振器可以是薄膜体声波谐振 器， 也可以是固态装配谐振器。
也就是说， 本发明实施例提供的压电声波带通滤波器与传统梯形结构的 声波带通滤波器类似， 由声波带通滤波器单元 601 , 602, ... ... , 60η级联组 成。 声波带通滤波器单元 601 包括连接在串联枝上的串联谐振器 601-1和连 接在并联枝上的并联谐振器 601-2。 声波带通滤波器单元 602, 603 , ... ... ,
60η与声波带通滤波器单元 601类似。 图 6中构成声波带通滤波器单元 601 , 602, ... ... , 60η的串联谐振器 601-1 , 602-1 , ... ... , 60η- 1与并联谐振器 601-2,
602-2, ... ... , 60η-2可以是薄膜体声波谐振器 FBAR和固态装配谐振器 SMR 中的一种。 图 6中串联枝上的串联谐振器 601-1 , 602-1 , ... ... , 60η-1是第一 类压电声波谐振器， 具有 I型声学色散特性， 为 I型体声波谐振器， 所述谐振 器在串联谐振频率附近的阻抗值达到极小； 并联枝上的并联谐振器 601-2, 602-2, ... ... , 60η-2是第二类压电声波谐振器， 具有 II型声学色散特性， 为
II型体声波谐振器， 所述谐振器在并联谐振频率附近的阻抗值达到极大。
上述低插损压电声波带通滤波器的实现方法包括以下步骤： 利用一个第一类压电声波谐振器构成一个串联枝；
利用一个第二类压电声波谐振器构成一个具有接地端的并联枝； 通过将所述串联枝的任一端与所述并联枝的非接地端连接， 形成一个声 波带通滤波器单元；
级联多个所述声波带通滤波器单元；
其中， 所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值小于所述第 二类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值；
所述第一类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值。
所述第一类压电声波谐振器的串联谐振频率等于或接近所述第二类压电 声波谐振器的并联谐振频率。
所述第一类压电声波谐振器具有 I型声学色散特性， 使得所述谐振器在 串联谐振频率附近的阻抗值达到极小。 所述第二类压电声波谐振器具有 II型 声学色散特性， 使得所述谐振器在并联谐振频率附近的阻抗值达到极大。 所 述第一类压电声波谐振器和所述第二类压电声波谐振器是薄膜体声波谐振器 或固态装配谐振器。 所述第一类压电声波谐振器和第二类压电声波谐振器具 有基本层叠结构， 所述基本层叠结构包含下电极层、 压电层和上电极层， 其 中， 所述下电极层和上电极层的材料是铜、 铝、 钼、 铂、 金、 钨之一， 所述 压电层的材料是氮化铝、 氧化辞、 锆钛酸铅之一。
图 7显示了图 1中串联谐振器 101-1和并联谐振器 101-2以及图 6中串联 谐振器 601-1和并联谐振器 601-2的频率响应曲线图，其中， 以所述串联谐振 器 101-1和并联谐振器 101-2全部是 I型体声波谐振器为例，与本发明的串联 谐振器 601-1和并联谐振器 601-2的频率响应进行对比。图中横坐标表示频率， 纵坐标表示阻抗。 曲线 710表示传统梯形声波带通滤波器 100并联枝上并联 谐振器 101-2的频率响应曲线， 曲线 720表示传统梯形声波带通滤波器 100 串联枝上串联谐振器 101-1的频率响应曲线。 曲线 730表示本发明梯形声波 带通滤波器 600并联枝上并联谐振器 601-2的频率响应曲线， 曲线 740表示 本发明梯形声波带通滤波器 600串联枝上串联谐振器 601-1的频率响应曲线。 与传统梯形声波带通滤波器的谐振器相比， 串联谐振器 601-1 在串联谐振频 率附近的阻抗值与串联谐振器 101-1 在串联谐振频率附近的阻抗值相当， 而 并联谐振器 601-2在并联谐振频率附近的阻抗值大于并联谐振器 101-2在并联 谐振频率附近的阻抗值。
图 8显示了图 1中压电声波带通滤波器单元 101和图 6中压电声波带通 滤波器单元 601 的频率响应曲线图， 其中， 以所述声波带通滤波器单元 101 的串联谐振器 101-1和并联谐振器 101-2全部是 I型体声波谐振器为例，与本 发明的声波带通滤波器单元 601 的频率响应进行对比。 曲线 810是全部由 I 型体声波谐振器构成的传统梯形压电声波带通滤波器 100中声波带通滤波器 单元 101的频率响应曲线，曲线 820是本发明的梯形声波压电带通滤波器 600 中声波带通滤波器单元 601的频率响应曲线。 图中横坐标表示频率， 纵坐标 表示插入损耗幅值。 如图 8所示， 本发明实施例的声波带通滤波器单元 601 与传统声波带通滤波器单元 101的带外抑制性能基本一样。 同时， 因为 601-2 在并联谐振频率附近的阻抗值大于谐振器 101-2在并联谐振频率附近的阻抗 值， 所以声波带通滤波器单元 601的通带插入损耗性能优于传统声波带通滤 波器单元 101。
图 7和图 8中所述传统梯形压电声波带通滤波器 100中谐振器的声学色 滤波器结构能够在不改变带外抑制的情况下， 通过使串联谐振器在串联谐振 频率附近的阻抗值达到最小， 使并联谐振器在并联谐振频率附近的阻抗值达 到最大， 获得比传统梯形压电声波带通滤波器更好的插入损耗性能。
总体来说， 本发明实施例提供了一种由多个体声波谐振器构成的梯形结 构的压电声波带通滤波器， 其中处于串联枝上的体声波谐振器具有 I型声学 色散特性， 降低了谐振器在串联谐振频率附近的阻抗值， 处于并联枝上的体 声波谐振器具有 II型声学色散特性， 增加谐振器在并联谐振频率附近的阻抗 值。 相比传统梯形结构的压电声波带通滤波器， 从而在不改变带外抑制性能 的情况下获得更好的插入损耗性能， 即降低了滤波器的通带插入损耗。
尽管上文对本发明进行了详细说明， 但是本发明不限于此， 本技术领域 技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。 因此， 凡按照本发明原理所 作的修改， 都应当理解为落入本发明的保护范围。
工业实用性
本发明实施例能够在不影响压电声波带通滤波器带外抑制的情况下， 提 高通带性能， 即降低了通带插入损耗。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种低插损压电声波带通滤波器的实现方法， 包括以下步骤： 利用一个第一类压电声波谐振器构成一个串联枝；
利用一个第二类压电声波谐振器构成一个具有接地端的并联枝； 通过将所述串联枝的任一端与所述并联枝的非接地端连接， 形成一个声 波带通滤波器单元； 以及
级联多个所述声波带通滤波器单元；
其中， 所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值小于所述第 二类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值；
所述第一类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值。
2、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述第一类压电声波谐振器的串 联谐振频率等于所述第二类压电声波谐振器的并联谐振频率， 或者所述第一 类压电声波谐振器的串联谐振频率与所述第二类压电声波谐振器的并联谐振 频率的差值绝对值小于等于阔值。
3、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述第一类压电声波谐振器具有 I型声学色散特性， 使得所述谐振器在串联谐振频率附近的阻抗值达到极小。
4、 根据权利要求 3所述的方法， 其中， 所述第一类压电声波谐振器是薄 膜体声波谐振器或固态装配谐振器。
5、 根据权利要求 1所述的方法， 其中， 所述第二类压电声波谐振器具有
II型声学色散特性，使得所述谐振器在并联谐振频率附近的阻抗值达到极大。
6、 根据权利要求 5所述的方法， 其中， 所述第二类压电声波谐振器是薄 膜体声波谐振器或固态装配谐振器。
7、 根据权利要求 1-6任意一项所述的方法， 其中， 所述第一类压电声波 谐振器和第二类压电声波谐振器具有基本层叠结构， 所述基本层叠结构包含 下电极层、 压电层和上电极层。
8、 根据权利要求 7所述的方法， 其中， 所述下电极层和上电极层的材料 是铜、 铝、 钼、 铂、 金、 钨之一， 所述压电层的材料是氮化铝、 氧化辞、 锆 钛酸铅之一。
9、 一种低插损压电声波带通滤波器， 包括： 级联的多个声波带通滤波器 单元；
所述声波带通滤波器单元包括：
利用一个第一类压电声波谐振器构成的一个串联枝； 以及
利用一个第二类压电声波谐振器构成的具有一个接地端的并联枝； 其中， 所述串联枝的任一端与所述并联枝的非接地端连接；
所述第一类压电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器串联谐振频率处的阻抗值；
所述第一类压电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值小于所述第二类压 电声波谐振器并联谐振频率处的阻抗值。
10、 根据权利要求 9所述的低插损压电声波带通滤波器， 其中， 所述第 一类压电声波谐振器的串联谐振频率等于所述第二类压电声波谐振器的并联 谐振频率， 或者所述第一类压电声波谐振器的串联谐振频率与所述第二类压 电声波谐振器的并联谐振频率的差值绝对值小于等于阔值。
11、 根据权利要求 9所述的低插损压电声波带通滤波器， 其中， 所述第 一类压电声波谐振器具有 I型声学色散特性， 使得所述谐振器在串联谐振频 率附近的阻抗值达到极小。
12、 根据权利要求 11所述的低插损压电声波带通滤波器， 其中， 所述第 一类压电声波谐振器是薄膜体声波谐振器或固态装配谐振器。
13、 根据权利要求 9所述的低插损压电声波带通滤波器， 其中， 所述第 二类压电声波谐振器具有 II型声学色散特性， 使得所述谐振器在并联谐振频 率附近的阻抗值达到极大。
14、 根据权利要求 5所述的低插损压电声波带通滤波器， 其中， 所述第 二类压电声波谐振器是薄膜体声波谐振器或固态装配谐振器。
15、 根据权利要求 9-14任意一项所述的低插损压电声波带通滤波器， 其 中，所述第一类压电声波谐振器和第二类压电声波谐振器具有基本层叠结构， 所述基本层叠结构包含下电极层、 压电层和上电极层。
16、 根据权利要求 15所述的低插损压电声波带通滤波器， 其中， 所述下 电极层和上电极层的材料是铜、 铝、 钼、 铂、 金、 钨之一， 所述压电层的材 料是氮化铝、 氧化辞、 锆钛酸铅之一。
PCT/CN2013/082288 2013-01-11 2013-08-26 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法 Ceased WO2014107962A1 (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015551958A JP2016504880A (ja) 2013-01-11 2013-08-26 低挿入損失の圧電音響バンドパスフィルタ及び実現方法
US14/760,090 US20150372658A1 (en) 2013-01-11 2013-08-26 Low-insertion-loss piezoelectric acoustic wave band-pass filter and realization method thereof
EP13870550.4A EP2930845B1 (en) 2013-01-11 2013-08-26 Low-insertion-loss piezoelectric acoustic wave band-pass filter and realization method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310010233.5A CN103929148B (zh) 2013-01-11 2013-01-11 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法
CN201310010233.5 2013-01-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014107962A1 true WO2014107962A1 (zh) 2014-07-17

Family

ID=51147247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2013/082288 Ceased WO2014107962A1 (zh) 2013-01-11 2013-08-26 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150372658A1 (zh)
EP (1) EP2930845B1 (zh)
JP (1) JP2016504880A (zh)
CN (1) CN103929148B (zh)
WO (1) WO2014107962A1 (zh)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109643984B (zh) * 2016-06-21 2023-09-01 诺思(天津)微系统有限责任公司 一种梯形结构宽带压电滤波器
CN109643982B (zh) * 2016-08-30 2020-03-24 株式会社村田制作所 弹性波装置及其制造方法
US10541673B2 (en) 2016-10-28 2020-01-21 Skyworks Solutions, Inc. Acoustic wave filter including two types of acoustic wave resonators
US10250214B2 (en) * 2016-10-31 2019-04-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Filter device, multiplexer, radio-frequency front end circuit, and communication device
US10263601B2 (en) * 2016-10-31 2019-04-16 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Tunable bulk acoustic resonator device with improved insertion loss
KR102303898B1 (ko) * 2017-03-31 2021-09-23 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 복합 필터 장치
KR102066958B1 (ko) * 2018-07-10 2020-01-16 삼성전기주식회사 필터
DE102018125498B4 (de) * 2018-10-15 2020-04-23 RF360 Europe GmbH Elektroakustisches HF-Filter mit verbesserter Leistung und Multiplexer-Komponente, die ein HF-Filter umfasst
CN109787581A (zh) * 2018-11-28 2019-05-21 天津大学 具有带通和高通双重功能的基于体声波谐振器的滤波器
DE102018131054B4 (de) * 2018-12-05 2020-10-08 RF360 Europe GmbH Mikroakustisches HF-Filter
CN109831176B (zh) * 2018-12-05 2023-02-17 天津大学 一种压电声波滤波器及双工器
CN111342793B (zh) * 2018-12-18 2023-09-26 天津大学 带通滤波器及提高其抑制水平的方法、双工器和电子设备
CN111342806B (zh) * 2018-12-18 2023-12-15 天津大学 具有兰姆波谐振器的压电滤波器、双工器和电子设备
CN109831177A (zh) * 2018-12-20 2019-05-31 天津大学 一种多阻带滤波器及其实现方法
CN109936344A (zh) * 2018-12-29 2019-06-25 天津大学 一种拆分结构谐振器
EP4042567A4 (en) * 2019-10-07 2023-07-05 Intel Corporation HYBRID RESONATORS
US10847222B1 (en) * 2019-10-30 2020-11-24 Micron Technology, Inc. Timing control of voltage supply during polarity transition
CN110931922A (zh) * 2019-11-25 2020-03-27 武汉大学 一种基于压电双模态谐振器的双通带滤波器
CN111817687B (zh) * 2020-06-30 2021-09-21 诺思(天津)微系统有限责任公司 滤波器设计方法和滤波器、多工器、通信设备
CN114759899A (zh) * 2021-01-08 2022-07-15 觉芯电子(无锡)有限公司 一种低插损声波带通滤波器及其实现方法
CN113644892B (zh) * 2021-06-30 2024-04-16 中国电子科技集团公司第十三研究所 带通滤波器
CN113644894B (zh) * 2021-06-30 2023-08-29 中国电子科技集团公司第十三研究所 空气腔型薄膜体声波谐振器滤波器及滤波器组件
CN113346868A (zh) * 2021-07-19 2021-09-03 天通瑞宏科技有限公司 一种声表面波滤波器
CN114513187B (zh) * 2021-12-24 2025-06-06 西安理工大学 基于tsv的阶梯型窄带压电薄膜体声波滤波器
CN116169452B (zh) * 2022-12-15 2023-09-22 北京芯溪半导体科技有限公司 滤波器设计方法、装置及相关设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040130411A1 (en) * 2002-02-12 2004-07-08 Steve Beaudin Band reject filters
CN1864326A (zh) * 2003-10-06 2006-11-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 谐振器结构及其制造方法
CN1929304A (zh) * 2005-09-08 2007-03-14 株式会社日立媒介电子 谐振型滤波器
US20090079521A1 (en) * 2005-12-02 2009-03-26 Habbo Heinze Bulk Acoustic Wave Resonator
WO2012052414A2 (de) * 2010-10-20 2012-04-26 Epcos Ag Bandsperrfilter mit einer serienverschaltung von zumindest zwei pi-gliedern

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI107660B (fi) * 1999-07-19 2001-09-14 Nokia Mobile Phones Ltd Resonaattorirakenne
US6424238B1 (en) * 2001-01-08 2002-07-23 Motorola, Inc. Acoustic wave filter and method of forming the same
JP3827232B2 (ja) * 2003-05-13 2006-09-27 Ｔｄｋ株式会社 フィルタ装置およびそれを用いた分波器
JP2005045475A (ja) * 2003-07-28 2005-02-17 Murata Mfg Co Ltd 弾性表面波装置、通信機
EP1887688A4 (en) * 2005-06-02 2009-08-05 Murata Manufacturing Co PIEZOELECTRIC RESONATOR AND PIEZOELECTRIC THIN-FILTER FILTER
TWI348279B (en) * 2007-09-12 2011-09-01 Univ Nat Taiwan Frequency synthesizer?oupled divide-by-n circuit?urrent-reuse multiply-by-m circuit
FR2927742A1 (fr) * 2008-02-15 2009-08-21 St Microelectronics Sa Filtre a resonateur acoustiques de type baw reconfigurable par voie numerique et procede
WO2009119007A1 (ja) * 2008-03-27 2009-10-01 株式会社村田製作所 弾性波フィルタ装置
JP5041063B2 (ja) * 2008-06-30 2012-10-03 株式会社村田製作所 帯域阻止フィルタ
JP5246454B2 (ja) * 2009-02-20 2013-07-24 宇部興産株式会社 薄膜圧電共振器およびそれを用いた薄膜圧電フィルタ
FI20106063A7 (fi) * 2010-10-14 2012-06-08 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus Akustisesti kytketty laajakaistainen ohutkalvo-BAW-suodatin
JP5653161B2 (ja) * 2010-10-18 2015-01-14 太陽誘電株式会社 分波器
JP5643056B2 (ja) * 2010-11-01 2014-12-17 太陽誘電株式会社 弾性波デバイス

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040130411A1 (en) * 2002-02-12 2004-07-08 Steve Beaudin Band reject filters
CN1864326A (zh) * 2003-10-06 2006-11-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 谐振器结构及其制造方法
CN1929304A (zh) * 2005-09-08 2007-03-14 株式会社日立媒介电子 谐振型滤波器
US20090079521A1 (en) * 2005-12-02 2009-03-26 Habbo Heinze Bulk Acoustic Wave Resonator
WO2012052414A2 (de) * 2010-10-20 2012-04-26 Epcos Ag Bandsperrfilter mit einer serienverschaltung von zumindest zwei pi-gliedern

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2930845A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20150372658A1 (en) 2015-12-24
EP2930845A1 (en) 2015-10-14
EP2930845B1 (en) 2017-10-25
EP2930845A4 (en) 2015-12-30
CN103929148B (zh) 2017-09-19
JP2016504880A (ja) 2016-02-12
CN103929148A (zh) 2014-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014107962A1 (zh) 一种低插损压电声波带通滤波器及实现方法
US7893793B2 (en) Film bulk acoustic wave resonator and method for manufacturing the same
CN104412268B (zh) 微波声波滤波器的改进设计
JP5088412B2 (ja) ラダー型弾性波フィルタ
US8508315B2 (en) Acoustically coupled resonator filter with impedance transformation ratio controlled by resonant frequency difference between two coupled resonators
JP5926735B2 (ja) 広帯域音響結合薄膜ｂａｗフィルタ
US7646265B2 (en) BAW resonator filter bandwidth and out-of-band frequency rejection
US6710677B2 (en) Band reject filters
CN108649920B (zh) 压电声波谐振器、压电声波滤波器、双工器及射频通信模块
CN101145767A (zh) 声波器件和滤波器
CN1211925C (zh) 体声波滤波器
CN111226393B (zh) Rf滤波器和设计rf滤波器的方法
JP2007215173A (ja) デュプレクサ
CN111342806A (zh) 具有兰姆波谐振器的压电滤波器、双工器和电子设备
JP2008182543A (ja) 薄膜圧電共振器とそれを用いた薄膜圧電フィルタ
CN109831178B (zh) 一种双工器
CN110572138A (zh) 一种滤波装置及其制作方法
US8957745B2 (en) Superlattice crystal resonator and its usage as superlattice crystal filter
CN111969978B (zh) 滤波器设计方法和滤波器、多工器、通信设备
WO2005004327A1 (ja) 弾性表面波フィルタとそれを用いたデバイス
WO2023216465A1 (zh) 声表面波滤波器及多工器
CN113630102A (zh) 一种声波滤波器
CN108449067A (zh) 体声波滤波器
CN112910434A (zh) 一种基于高频声波谐振器的多工器
US11923827B2 (en) Bulk acoustic wave resonator stacked onto an integrated passive device

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13870550

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14760090

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015551958

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2013870550

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013870550

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE