一种高抑制度声表面波滤波电路、滤波器和双工器

技术领域

本发明属于声表面波滤波器技术领域，特别涉及一种高抑制度声表面波滤波电路、滤波器和双工器。

背景技术

声表面波滤波器是无线通讯中必备的关键元件之一，在信号传输过程中扮演重要角色。声表面波滤波器在结构上有ladder结构（梯型结构）和DMS结构（双模声表面波结构），以及同时包含上述两种结构的混合结构，混合结构在实现声表面波滤波器的小型化和优异电性能上具有非常突出的优势。

而采用混合结构的现有声表面波滤波器当中，其结构会根据不同的应用需求设计出不同阶级的DMS结构，例如三阶DMS结构（三阶DMS结构指的是两个反射栅之间设置有3个IDT（叉指换能器）），然而现有技术却缺少对采用混合结构且具有三阶DMS的声表面波滤波器进行优化，以致该种声表面波滤波器的带外抑制指标较低，从而导致抑制性能存在不足。

因此，现有技术有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高抑制度声表面波滤波电路、滤波器和双工器，针对采用混合结构且具有三阶DMS的声表面波滤波器进行优化，使声表面波滤波器具有更高的带外抑制性能。

第一方面，本发明提供一种高抑制度声表面波滤波电路，包括第一串联谐振器、第二串联谐振器、第一并联谐振器、第二并联谐振器和三阶DMS结构，所述三阶DMS结构包括依次排布的左侧反射栅、左侧叉指换能器、中间叉指换能器、右侧叉指换能器和右侧反射栅；

其中，所述第一串联谐振器的输入端作为信号输入端，所述第一串联谐振器的输出端与所述中间叉指换能器的输入端连接，所述中间叉指换能器的输出端接地；

所述第一并联谐振器的输入端与所述第一串联谐振器的输出端连接，所述第一并联谐振器的输出端接地；

所述左侧叉指换能器和所述右侧叉指换能器的输入端均接地，所述左侧叉指换能器和所述右侧叉指换能器的输出端相互连接后与所述第二串联谐振器的输入端连接，所述第二串联谐振器的输出端作为信号输出端；

所述第二并联谐振器的输入端与所述第二串联谐振器的输入端连接，所述第二并联谐振器的输出端接地。

本发明提供的高抑制度声表面波滤波电路，基于ladder结构和三阶DMS结构的混合结构，将电路布局优化成对称布局，以此减少因布局不对称所产生的变量，从而使声表面波滤波器具有较高的抑制度。

进一步的，所述第一串联谐振器、所述第二串联谐振器、所述第一并联谐振器和所述第二并联谐振器均包括设置在同一块压电材料上的叉指电极结构。

谐振器全部集成于同一芯片中，提高相互之间的集成程度，能够缩小占用面积且更易于提升通带左右两侧的带外抑制水平。

进一步的，所述第一串联谐振器的叉指电极结构的周期为5.224um、指条根数为150根、孔径为102um；

所述第二串联谐振器的叉指电极结构的周期为5.23um、指条根数为150根、孔径为102.5um；

所述第一并联谐振器的叉指电极结构的周期为5.428um、指条根数为148根、孔径为108um；

所述第二并联谐振器的叉指电极结构的周期为5.424um、指条根数为148根、孔径为107um。

进一步的，所述左侧反射栅、所述左侧叉指换能器、所述中间叉指换能器、所述右侧叉指换能器和所述右侧反射栅均包括设置在同一块压电材料上的叉指电极结构。

可以与三阶DMS结构集成于同一块压电材料上并相互连接成所需的电路结构，实现一次制造成型，有效缩短生产周期。

进一步的，所述左侧反射栅的叉指电极结构包括依次排布的第一区块、第二区块和第三区块，所述第一区块的周期为5.192um，指条根数为6根；所述第二区块的周期为5.228um，指条根数为6根；所述第三区块的周期为5.356um，指条根数为15根；

所述左侧叉指换能器的叉指电极结构包括依次排布的第四区块、第五区块和第六区块，所述第四区块的周期为5.376um，指条根数为8根；所述第五区块的周期为5.228um，指条根数为13根；所述第六区块的周期为5.084um，指条根数为8根；

所述中间叉指换能器的叉指电极结构包括依次排布的第七区块、第八区块和第九区块，所述第七区块的周期为5.044um，指条根数为7根；所述第八区块的周期为5.272um，指条根数为33根；所述第九区块的周期为5.044um，指条根数为7根；

所述右侧叉指换能器的叉指电极结构包括依次排布的第十区块、第十一区块和第十二区块，所述第十区块的周期为5.084um，指条根数为8根；所述第十一区块的周期为5.228um，指条根数为13根；所述第十二区块的周期为5.376um，指条根数为8根；

所述右侧反射栅的叉指电极结构包括依次排布的第十三区块、第十四区块和第十五区块，所述第十三区块的周期为5.356um，指条根数为15根；所述第十四区块的周期为5.228um，指条根数为6根；所述第十五区块的周期为5.192um，指条根数为6根；

所述第一区块、所述第二区块、所述第三区块、所述第四区块、所述第五区块、所述第六区块、所述第七区块、所述第八区块、所述第九区块、所述第十区块、所述第十一区块、所述第十二区块、所述第十三区块、所述第十四区块、所述第十五区块的具体参数均还包括孔径为120um。

进一步的，所述第六区块与所述第七区块相邻的指条采用电反向设置；所述第九区块和所述第十区块相邻的指条采用电反向设置。

电反向设置结合对称的三阶DMS结构使不同区块之间形成寄生耦合电容，由此可以提高近端带的带外抑制。

进一步的，所述压电材料为42度yx钽酸锂。

进一步的，所述叉指电极结构由铝材料或铝铜合金材料制成。

第二方面，本发明提供一种滤波器，包括上述的高抑制度声表面波滤波电路。

第三方面，本发明提供一种双工器，包括上述的滤波器。

由上可知，本发明的高抑制度声表面波滤波电路中，三阶DMS结构的上下两侧均布置了完全相同的ladder结构（ladder结构包括一个串联谐振器和一个并联谐振器），其电路拓扑结构上呈现出“ladder-DMS-ladder”的对称布局，优化了因布局不对称所产生的变量，配合具体的电路连接由此达到提高声表面波滤波器的带外抑制性能的效果。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种高抑制度声表面波滤波电路的拓扑结构示意图。

图2为本发明实施例中的三阶DMS结构的结构示意图。

图3为本发明实施例中相邻的指条采用电反向设置的示意图。

图4为本发明实施例提供的一种高抑制度声表面波滤波电路的电路版图。

图5为本发明实施例提供的一种高抑制度声表面波滤波电路的性能测试图。

标号说明：

S1、第一串联谐振器；S2、第二串联谐振器；P1、第一并联谐振器；P2、第二并联谐振器；110、左侧反射栅；120、左侧叉指换能器；130、中间叉指换能器；140、右侧叉指换能器；150、右侧反射栅；In、信号输入端；Out、信号输出端；111、第一区块；112、第二区块；113、第三区块；121、第四区块；122、第五区块；123、第六区块；131、第七区块；132、第八区块；133、第九区块；141、第十区块；142、第十一区块；143、第十二区块；151、第十三区块；152、第十四区块；153、第十五区块。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

参考附图1，本发明一种高抑制度声表面波滤波电路，包括第一串联谐振器S1、第二串联谐振器S2、第一并联谐振器P1、第二并联谐振器P2和三阶DMS结构，三阶DMS结构包括依次排布的左侧反射栅110、左侧叉指换能器120、中间叉指换能器130、右侧叉指换能器140和右侧反射栅150；

其中，第一串联谐振器S1的输入端作为信号输入端In，第一串联谐振器S1的输出端与中间叉指换能器130的输入端连接，中间叉指换能器130的输出端接地；

第一并联谐振器P1的输入端与第一串联谐振器S1的输出端连接，第一并联谐振器P1的输出端接地；

左侧叉指换能器120和右侧叉指换能器140的输入端均接地，左侧叉指换能器120和右侧叉指换能器140的输出端相互连接后与第二串联谐振器S2的输入端连接，第二串联谐振器S2的输出端作为信号输出端Out；

第二并联谐振器P2的输入端与第二串联谐振器S2的输入端连接，第二并联谐振器P2的输出端接地。

本实施例中，在具有三阶DMS的ladder+DMS混合结构基础上，通过在三阶DMS结构的两侧设置相同的ladder结构（由一个串联谐振器和一个并联谐振器组成的ladder结构），从电路拓扑结构上呈现出“ladder-DMS-ladder”的对称布局，相比于传统不对称的布局设计，本实施例这种对称布局能够减少部分因布局不对称所产生的变量，以此达到优化效果，从而进一步提升通带左右两侧的带外抑制水平。

需要说明的是，对称布局并不是指各个元器件的位置呈对称分布，也不是指各个元器件的连接关系呈对称分布，对称布局仅仅表示在电路结构在宏观层面上呈现对称，例如“ladder-DMS-ladder”这种宏观结构具有对称性，又例如三阶DMS结构两侧设置相同的ladder结构，每个ladder结构都由相同规格和相同数量的元器件组成。

在某些实施例中，参考附图4，第一串联谐振器S1、第二串联谐振器S2、第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2均包括设置在压电材料上的叉指电极结构。

本实施例中，由于第一串联谐振器S1、第二串联谐振器S2、第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2都是基于压电材料上设置叉指电极结构实现谐振器功能，因此在实际生产时，可以在同一块压电材料上通过光刻等工艺同时制造出第一串联谐振器S1、第二串联谐振器S2、第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2并相互连接成所需的电路结构，相比于通过贴片工艺将多个单独生产的谐振器器件组装到电路板上形成所需的电路结构，本实施例能够将第一串联谐振器S1、第二串联谐振器S2、第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2全部集成于同一芯片中，提高相互之间的集成程度，一方面能够缩小占用面积，另一方面能够使第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2更接近，以及使第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2更接近，从而有利于减少因第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2距离过远，以及第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2距离过远所产生的变量，由此实现进一步优化，更容易达到提升通带左右两侧的带外抑制水平的效果。

进一步的，参考附图4，左侧反射栅110、左侧叉指换能器120、中间叉指换能器130、右侧叉指换能器140和右侧反射栅150均包括设置在压电材料上的叉指电极结构。

与上述实施例同理，左侧反射栅110、左侧叉指换能器120、中间叉指换能器130、右侧叉指换能器140和右侧反射栅150都是基于压电材料上设置叉指电极结构，因此可以与三阶DMS结构集成于同一块压电材料上并相互连接成所需的电路结构，且由于制造工艺相同，因此多个器件可以同时制造，以此缩短生产周期，实现一次制造成型。

在某些实施例中，第一串联谐振器S1的叉指电极结构的周期为5.224um、指条根数为150根、孔径为102um；

第二串联谐振器S2的叉指电极结构的周期为5.23um、指条根数为150根、孔径为102.5um；

第一并联谐振器P1的叉指电极结构的周期为5.428um、指条根数为148根、孔径为108um；

第二并联谐振器P2的叉指电极结构的周期为5.424um、指条根数为148根、孔径为107um。

本实施例中，串联谐振器（包括第一串联谐振器S1和第二串联谐振器S2）的谐振频率（参考附图5中的Fs点）约等于并联谐振器（包括第一并联谐振器P1和第二并联谐振器P2）的反谐振频率（参考附图5中的Fp点）。

进一步的，参考附图2，左侧反射栅110的叉指电极结构包括依次排布的第一区块111、第二区块112和第三区块113，第一区块111的周期为5.192um，指条根数为6根；第二区块112的周期为5.228um，指条根数为6根；第三区块113的周期为5.356um，指条根数为15根；

左侧叉指换能器120的叉指电极结构包括依次排布的第四区块121、第五区块122和第六区块123，第四区块121的周期为5.376um，指条根数为8根；第五区块122的周期为5.228um，指条根数为13根；第六区块123的周期为5.084um，指条根数为8根；

中间叉指换能器130的叉指电极结构包括依次排布的第七区块131、第八区块132和第九区块133，第七区块131的周期为5.044um，指条根数为7根；第八区块132的周期为5.272um，指条根数为33根；第九区块133的周期为5.044um，指条根数为7根；

右侧叉指换能器140的叉指电极结构包括依次排布的第十区块141、第十一区块142和第十二区块143，第十区块141的周期为5.084um，指条根数为8根；第十一区块142的周期为5.228um，指条根数为13根；第十二区块143的周期为5.376um，指条根数为8根；

右侧反射栅150的叉指电极结构包括依次排布的第十三区块151、第十四区块152和第十五区块153，第十三区块151的周期为5.356um，指条根数为15根；第十四区块152的周期为5.228um，指条根数为6根；第十五区块153的周期为5.192um，指条根数为6根；

第一区块111、第二区块112、第三区块113、第四区块121、第五区块122、第六区块123、第七区块131、第八区块132、第九区块133、第十区块141、第十一区块142、第十二区块143、第十三区块151、第十四区块152、第十五区块153的具体参数均还包括孔径为120um。

进一步的，参考附图3，第六区块123与第七区块131相邻的指条采用电反向设置；第九区块133和第十区块141相邻的指条采用电反向设置。

本实施例中，电反向设置指的是相邻指条的同一端分别作为接地端和信号端，例如第六区块123最右侧的指条的上端接地（即接地端）且下端连接第二串联谐振器S2（即信号端），与其相邻的第七区块131最左侧的指条的上端连接第一串联谐振器S1且下端接地；

又例如第九区块133最右侧的指条的上端连接第一串联谐振器S1且下端接地，与其相邻的第十区块141最左侧的指条的上端接地且下端连接第二串联谐振器S2。

参考附图5，相邻指条采用电反向设置结合整个三阶DMS结构以中间叉指换能器130最中间的指条为对称轴对称设置，能够使不同区块之间形成寄生耦合电容，由此可以提高近端带的带外抑制；进一步对称的电路拓扑结构和上述实施例中具体的设计参数，达到将通带左侧670-720MHz频段抑制在-50dB以下，将通带右侧780-820MHz频段抑制在-60dB以下的效果。

在某些实施例中，压电材料为42度yx钽酸锂。

在某些实施例中，叉指电极结构由铝材料或铝铜合金材料制成。

本发明还提供一种滤波器，包括上述实施例中的高抑制度声表面波滤波电路。

本发明还提供一种双工器，包括上述实施例中的滤波器。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。