具有不连续通带的横向激励薄膜体声学谐振器矩阵滤波器制造技术

公开了具有输入端口以及连接在输入端口和相应输出端口之间的子滤波器的矩阵滤波器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不连续通带的横向激励薄膜体声学谐振器矩阵滤波器


[0001]本公开涉及使用声波谐振器的射频滤波器，并且具体地，涉及用于在通信装置中使用的滤波器
。

技术介绍

[0002]射频
(RF)
滤波器是一种被配置为通过某些频率
、
并停止其他频率的双端口设备，其中，“通过”表示以相对低的信号损耗来传输，并且“停止”表示阻止或大幅度地衰减
。
滤波器所通过的频率的范围被称为滤波器的“通带”。
这种滤波器所停止的频率的范围被称为滤波器的“阻带”。
典型的
RF
滤波器具有至少一个通带和至少一个阻带
。
对通带或阻带的特定要求取决于特定应用
。
例如，“通带”可以被定义为滤波器的插入损耗优于定义值
(
例如，
1dB、2dB
或
3dB)
的频率范围
。“阻带”可以被定义为滤波器的抑制大于诸如
20dB、30dB、40dB
或更大的定义值的频率范围，具体取决于应用
。
[0003]RF
滤波器在通过无线链路传输信息的通信系统中使用
。
例如，
RF
滤波器可以在蜂窝基站
、
移动电话和计算设备
、
卫星收发器和地面站
、IoT(
物联网
)
设备
、
膝上型计算机和平板电脑
、
定点无线电链路和其他通信系统的
RF
前端中找到
。RF
滤波器也在雷达
、
以及电子和信息战系统中使用
。
[0004]RF
滤波器通常需要许多设计权衡，以针对每个特定应用来实现性能参数
(
例如，插入损耗
、
抑制
、
隔离
、
功率处理
、
线性度
、
尺寸和成本
)
之间的最佳折衷
。
特定设计和制造方法以及增强可以同时有益于这些要求中的一项或多项
。
[0005]无线系统中的
RF
滤波器的性能增强可以对系统性能具有广泛影响
。RF
滤波器的改进可以用于提供系统性能改进，例如更大的单元尺寸
、
更长的电池寿命
、
更高的数据速率
、
更大的网络容量
、
更低的成本
、
增强的安全性
、
更高的可靠性等
。
这些改进可以在无线系统的多个级别
(
例如，在
RF
模块
、RF
收发器
、
移动或固定子系统
、
或网络级别
)
处单独和组合地实现
。
[0006]用于目前的通信系统的高性能
RF
滤波器通常包含声波谐振器，该声波谐振器包括表面声波
(SAW)
谐振器
、
体声波
(BAW)
谐振器
、
薄膜体声波谐振器
(FBAR)、
以及其他类型的声学谐振器
。
然而，这些现有技术并不非常适合于在针对未来通信网络所提出的更高频率和带宽下使用
。
[0007]对更宽通信信道带宽的期望将不可避免地导致使用更高频率的通信频带
。
用于移动电话网络的无线电接入技术已经由
3GPP(
第三代合作伙伴计划
)
进行了标准化
。
用于第5代移动网络的无线电接入技术在
5G NR(
新无线电
)
标准中进行了定义
。5G NR
标准定义了若干个新的通信频带
。
这些新的通信频带中的两个是：
n77
，其使用从
3300MHz
至
4200MHz
的频率范围；以及
n79
，其使用从
4400MHz
至
5000MHz
的频率范围
。
频带
n77
和频带
n79
两者使用时分复用
(TDD)
，使得在频带
n77
和
/
或频带
n79
中操作的通信设备使用相同频率以用于上行链路传输和下行链路传输
。
用于频带
n77
和
n79
的带通滤波器必须能够处理通信设备的发送功率
。5GHz
和
6GHz
处的
WiFi
频带也需要高频率和宽带宽
。5G NR
标准还定义了频率在
24.25GHz
与
40GHz
之间的毫米波通信频带
。
[0008]横向激励薄膜体声学谐振器
(XBAR)
是用于在微波滤波器中使用的声学谐振器结构
。XBAR
在题为“TRANSVERSELY EXCITED FILM BULK ACOUSTIC RESONATOR(
横向激励薄膜体声学谐振器
)”的专利
US10,491,291
中进行了描述
。XBAR
谐振器包括叉指换能器
(IDT)
，其形成在单晶压电材料的薄浮层或振膜上
。
该
IDT
包括从第一母线延伸的第一组平行指和从第二母线延伸的第二组平行指
。
第一组平行指和第二组平行指是交错的
。
施加到
IDT
的微波信号在压电振膜中激励剪切初级声波
。XBAR
谐振器提供非常高的机电耦合和高频能力
。XBAR
谐振器可以在包括带阻滤波器
、
带通滤波器
、
双工器和复用器在内的各种
RF
滤波器中使用
。XBAR
非常适合于在用于频率高于
3GHz
的通信频带的滤波器中使用
。
矩阵
XBAR
滤波器也适合于在
1GHz
和
3GHz
之间的频率
。
附图说明
[0009]图1包括横向激励薄膜体声学谐振器
(XBAR)
的示意性平面图
、
两个示意性截面图和详细截面图
。
[0010]图
2A
是声学谐振器的等效电路模型
。
[0011]图
2B
是理想的声学谐振器的导纳的曲线图<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种矩阵滤波器，包括：滤波器输入端口；以及两个或更多个子滤波器，连接在所述滤波器输入端口和相应滤波器输出端口之间，每个子滤波器包括梯形电路，所述梯形电路具有
n
个横向激励薄膜体声学谐振器
XBAR
串联元件和
n
‑1个电容器并联元件，其中，所述子滤波器的阶数
n
是大于2的整数，并且其中，所述两个或更多个子滤波器具有不连续通带
。2.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述不连续通带中的每一个仅是一个子滤波器的通带
。3.
根据权利要求2所述的滤波器，其中，所述两个或更多个子滤波器中的每一个具有被阻带分离的不连续通带，所述阻带存在于所述矩阵滤波器的输入
‑
输出传递函数小于
‑
20dB
处
。4.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，仅选择所述两个或更多个子滤波器中的一个子滤波器以连接在所述滤波器输入端口和相应滤波器输出端口之间；以及其中，不存在单个子滤波器的输入
‑
输出传递函数与另一子滤波器的输入
‑
输出传递函数在两个滤波器的传递函数高于
‑
20dB
的频率处交叉
。5.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述滤波器输入端口和所述相应滤波器输出端口之间的子滤波器连接能够被切换以选择所述不连续通带中的一个或多个
。6.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，每个子滤波器还包括与所述
XBAR
串联元件串联的开关，以在将所述子滤波器连接在所述滤波器输入端口和所述相应滤波器输出端口之间进行选择
。7.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述
XBAR
串联元件包括连接到第一子滤波器端口的第一端
XBAR、
连接到第二子滤波器端口的第二端
XBAR、
以及连接在第一端声学谐振器和第二端声学谐振器之间的一个或多个中间
XBAR
，以及所述子滤波器中的每一个还包括与所述一个或多个中间
XBAR
中的一个串联的开关
。8.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，每个相应滤波器输出端口连接到公共输出端口
。9.
根据权利要求1所述的滤波器，其中，所述
XBAR
串联元件中的每一个串联连接在第一子滤波器端口和第二子滤波器端口之间；以及所述并联电容器中的每一个连接在地和相应的一对
XBAR
串联元件之间的节点之间
。10.
根据权利要求1所述的滤波器，还包括：第一
XBAR
，连接在第一滤波器端口和地之间；以及第二
XBAR
，连接在第二滤波器端口和地之间，其中，所述第一
XBAR
和所述第二
XBAR
被配置为产生与所述滤波器的通带的下边缘相邻的相应传输零点
。11.
一种滤波器，包括：第一滤波器端口和第二滤波器端口；
n
个子滤波器，其中，
n
是大于1的整数，所述
n
个子滤波器中的每一个具有连接到所述第
一滤波器端口的第一子滤波器端口
、
以及连接到所述第二滤波器端口的第二子滤波器端口；其中，每个子滤波器包括梯形电路，所述梯形电路具有至少三个横向激励薄膜体声学谐振器
XBAR
串联元件和至少两个电容器并联元件；并且其中，所述
n
个子滤波器具有不连续通带
。12.
根据权利要求
11
所述的滤波器，其中，所述不连续通带中的每一个仅是一个子滤波器的通带
。13.
根据权利要求
11
所述的滤波器，其中，所述
n
个子滤波器中的每一个具有通过阻带与所述
n
个子滤波器中的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：