專利名稱：帶通濾波器及具有帶通濾波器的雙工器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種帶通濾波器及具有該帶通濾波器的雙工器。更具體地講，本發(fā)明涉及一種通過改進(jìn)信號(hào)衰減能夠改善濾波并同時(shí)獲得高集成度并且制造成本降低的帶通濾波器以及雙工器。
背景技術(shù)：
近來，隨著諸如移動(dòng)電話的移動(dòng)通信裝置的使用變得更加廣泛，當(dāng)前正在努力改善移動(dòng)通信裝置的性能以及制造更小、更輕的裝置。因此，正在研究通過提高移動(dòng)通信裝置中的組件的性能來達(dá)到小型化和重量減輕的方法。
移動(dòng)通信裝置中最基本的一個(gè)組件是雙工器。雙工器是一種集成濾波器的器件。雙工器通過分離信號(hào)允許有效地共用同一天線，所述信號(hào)通過使用頻分雙工(FDD)實(shí)現(xiàn)的通信系統(tǒng)中的一個(gè)天線被接收和發(fā)送。
雙工器的基本結(jié)構(gòu)除了天線之外還包括發(fā)送濾波器和接收濾波器。發(fā)送濾波器是僅使通過頻帶之內(nèi)的要發(fā)送的信號(hào)通過以發(fā)送該信號(hào)的帶通濾波器，接收濾波器是僅使頻帶之內(nèi)的信號(hào)通過以接收該信號(hào)的帶通濾波器。雙工器允許通過調(diào)整發(fā)送濾波器和接收濾波器通過的頻率的一個(gè)天線進(jìn)行發(fā)送和接收。
構(gòu)成雙工器的基本結(jié)構(gòu)的發(fā)送濾波器和接收濾波器可使用薄膜體聲波諧振器(FBAR)來實(shí)現(xiàn)。FBAR體積小而且重量輕，被認(rèn)為是配置高功率濾波器的可靠裝置。FBAR的優(yōu)點(diǎn)是允許具有最小成本的批量生產(chǎn)，并且可被緊密地實(shí)現(xiàn)。
此外，F(xiàn)BAR可實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)因數(shù)(Q)值，這是濾波器的重要特性，并且FBAR可被使用在微頻帶中。FBAR更有利地是可在個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)和數(shù)字無線系統(tǒng)(DCS)中被使用。
以如下方式知照FBAR按順序布置下面的電極、壓電層和上面的電極。當(dāng)施加外部電場(chǎng)時(shí)，F(xiàn)BAR產(chǎn)生諧振。更具體地講，電能被施加到上面的電極和下面的電極并且在壓電層中感應(yīng)出隨時(shí)間變化的電場(chǎng)時(shí)，發(fā)生諧振，這是因?yàn)閴弘妼訉?dǎo)致將電能轉(zhuǎn)變?yōu)槁暡ㄐ问降臋C(jī)械能的壓電效應(yīng)。在此情況下，因?yàn)镕BAR僅使集中于產(chǎn)生的諧振頻率的特定頻帶之內(nèi)的信號(hào)通過，因此其可作為帶通濾波器。
圖10是在第6262637號(hào)美國專利中公開的通過組合串連和并聯(lián)的多個(gè)FBAR實(shí)現(xiàn)的梯形濾波器(ladder type filter implemented by incorporating aplurality of FBAR in series and in parallel)的電路圖。
參照?qǐng)D10，傳統(tǒng)雙工器10包括天線端口20、發(fā)送端口30和接收端口40。雙工器10還包括天線端口20和發(fā)送端口30之間的發(fā)送濾波器50、天線端口20和接收端口40之間的接收濾波器60以及天線端口20和接收濾波器60之間的移相器70。
發(fā)送濾波器50和接收濾波器60包括從FBAR11到FBAR16的多個(gè)第一諧振器，在其連接端口之間串連；從FBAR21到FBAR26的多個(gè)第二諧振器，位于發(fā)送濾波器50和接收濾波器60連接到的端口之間的支線上，并且與從FBAR11到FBAR16的第一諧振器并聯(lián)；從IDT3到IDT8的電感器，位于從FBAR21到FBAR26的第二諧振器和地GND之間，并且與從FBAR21到FBAR26的第二諧振器串連以調(diào)整從FBAR21到FBAR26的第二諧振器的頻率。
如上所述，串連和并聯(lián)組合從FBAR11到FBAR16的多個(gè)第一諧振器和從FBAR21到FBAR26的多個(gè)第二諧振器以實(shí)現(xiàn)梯形濾波器。這起到對(duì)發(fā)送和接收的特定頻帶中的信號(hào)進(jìn)行濾波的帶通濾波器的作用。
此外，因?yàn)閭鹘y(tǒng)雙工器10完全分離通過一個(gè)天線發(fā)送和接收的信號(hào)，因此需要避免發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的干擾以提高性能。更具體地講，因?yàn)橥ㄟ^發(fā)送濾波器和接收濾波器發(fā)送和接收的信號(hào)之間的頻率差非常小，因此雙工器對(duì)信號(hào)干擾很敏感。因此，有必要防止發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的干擾。
為了達(dá)到這個(gè)目的，雙工器10通常需要隔離部件以通過隔離發(fā)送濾波器50和接收濾波器60來防止干擾。通過防止干擾和噪聲插入的隔離部件的存在可提高雙工器10的性能。
隔離部件典型地實(shí)現(xiàn)為移相器70，所述移相器70使用電容器和電感器使發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)的頻率相位差為90度。從而，隔離部件可阻止發(fā)送信號(hào)和接收信號(hào)之間的干擾。
如上面的構(gòu)造，雙工器10需要分別將從FBAR21到FBAR26的第二諧振器與從IDT3到IDT8的電感器串連來調(diào)整發(fā)送濾波器50和接收濾波器60的頻率，例如，降低從FBAR21到FBAR26的第二諧振器的諧振頻率。此時(shí)，從IDT3到IDT8的電感器使用3～4nH的高電感頻率和高Q。
總之，當(dāng)制造傳統(tǒng)雙工器時(shí)，使用的電感器的數(shù)量增多，這不利于高度集成和小型化。使用高Q的電感器增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明被提供以解決出現(xiàn)在傳統(tǒng)裝置中的上述和其他問題和缺點(diǎn)。本發(fā)明的一方面在于提供一種通過提高通頻帶附近的頻帶的衰減來改善濾波實(shí)現(xiàn)高集成度并降低制造成本的帶通濾波器。
本發(fā)明的另一方面在于提供具有所述帶通濾波器的雙工器。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，帶通濾波器包括第一諧振電路、第二諧振電路和第三諧振電路。
第一諧振電路具有串連的n個(gè)第一諧振器(n是大于1的自然數(shù))。第二諧振電路面對(duì)所述第一諧振電路，具有串連的m個(gè)第二諧振器(m是大于1的自然數(shù))。第三諧振電路具有k個(gè)在連接所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的支線上并聯(lián)的第三諧振器(k是大于1的自然數(shù))。
可使用薄膜體聲波諧振器(FBAR)實(shí)現(xiàn)所述第一諧振器、第二諧振器和第三諧振器。
所述支線位于所述第一諧振器的兩端，并且k的值可以是n+1。所述第三諧振器可位于支線上。
當(dāng)n大于2時(shí)，所述支線可僅位于所述第一諧振器之間的節(jié)點(diǎn)上。k可以是n-1。
所述第一諧振電路可位于第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口之間。
所述第一信號(hào)端口可以是連接天線的天線端口，并且所述第二信號(hào)端口可以是將發(fā)送信號(hào)發(fā)送到所述天線端口的發(fā)送端口。所述第一信號(hào)端口可以是連接天線的天線端口，并且所述第二信號(hào)端口可以是接收發(fā)送到所述天線端口的接收信號(hào)的接收端口。
所述第二諧振電路的兩端可連接到地。
所述第二諧振電路還可包括地與前節(jié)點(diǎn)之間的電感器以及地與后節(jié)點(diǎn)之間的電感器。
所述第一諧振電路還可包括與前端和后端的第一諧振器并聯(lián)的電感器。
地可連接到在所述第二諧振電路中的第二諧振器之間的任意節(jié)點(diǎn)。在此情況下，地可僅連接到所述第二諧振電路中的第二諧振器之間的節(jié)點(diǎn)的之一。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，雙工器包括第一帶通濾波器、第二帶通濾波器以及移相器。第一帶通濾波器位于第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口之間。第二帶通濾波器位于第一信號(hào)端口和第三信號(hào)端口之間。移相器位于第一信號(hào)端口和第二帶通濾波器之間。
所述第一帶通濾波器和第二濾波器的每個(gè)包括第一諧振電路、第二諧振電路以及第三諧振電路。第一諧振電路具有串連的n個(gè)第一諧振器(n是大于1的自然數(shù))。第二諧振電路面對(duì)所述第一諧振電路，具有串連的m個(gè)第二諧振器(m是大于1的自然數(shù))。第三諧振電路具有k個(gè)在連接所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的支線上并聯(lián)的第三諧振器(k是大于1的自然數(shù))。
所述第一帶通濾波器的第一諧振電路中的前節(jié)點(diǎn)和后節(jié)點(diǎn)可分別連接到第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口，并且第二帶通濾波器的第一諧振電路中的前節(jié)點(diǎn)和后節(jié)點(diǎn)可分別連接到移相器和第三信號(hào)端口。
所述每個(gè)帶通濾波器的第二諧振電路的兩端可連接到地。
所述每個(gè)帶通濾波器的第二諧振電路還可包括地與前節(jié)點(diǎn)之間的電感器以及地與后節(jié)點(diǎn)之間的電感器。
所述第一諧振電路還可包括與第一諧振電路中的前第一諧振器和后第一諧振器并聯(lián)的電感器。
地可連接到在第二諧振電路中的第二諧振器之間的任意節(jié)點(diǎn)，或地可僅連接到第二諧振電路中的第二諧振器之間的節(jié)點(diǎn)之一。
所述第一信號(hào)端口可以是連接天線的天線端口，所述第二信號(hào)端口可以是將發(fā)送信號(hào)提供給所述天線的發(fā)送端口，并且所述第三信號(hào)端口可以是將接收施加到所述天線的接收信號(hào)的接收端口。
所述帶通濾波器和雙工器可通過在臨近通頻帶的頻帶中具有提高的衰減來改善濾波，并且可具有高集成度并降低制造成本。


通過參照附圖對(duì)本發(fā)明的特定實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述方面和特點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的帶通濾波器的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的帶通濾波器的簡化方框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的FBAR的截面圖；圖4是圖1的帶通濾波器的濾波的仿真結(jié)果的示圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的帶通濾波器的簡化方框圖；圖6是圖5的帶通濾波器的濾波的仿真結(jié)果的示圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的雙工器的簡化方框圖；圖8是圖7的雙工器的詳細(xì)方框圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的被構(gòu)造為單個(gè)芯片組的雙工器的方框圖；和圖10是在第6,262,637號(hào)美國專利中公開的通過組合串連和并聯(lián)的多個(gè)FBAR實(shí)現(xiàn)的梯形濾波器(ladder type filter implemented by incorporating aplurality of FBAR in series and in parallel)的電路圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的特定示例性實(shí)施例。
在下面的描述中，即使在不同的附圖中，相同的標(biāo)號(hào)也代表相同的部件。提供例如詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和部件描述的在下面的說明中定義的內(nèi)容作為示例以幫助全面理解本發(fā)明。此外，由于公知的功能或結(jié)構(gòu)將在不必要的細(xì)節(jié)使本發(fā)明模糊，因此將不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的帶通濾波器的方框圖。
參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的帶通濾波器包括第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振電路300。
第一諧振電路可位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2之間，或者第一信號(hào)端口SIG_P1和第三信號(hào)端口SIG_P3之間。
在本發(fā)明示例性實(shí)施例中，帶通濾波器可被用作將在下面解釋的雙工器的發(fā)送濾波器或接收濾波器。換句話說，當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)端口SIG_P1是天線端口，第二信號(hào)端口SIG_P2是發(fā)送端口，以及第三信號(hào)端口SIG_P3是接收端口時(shí)，第一諧振電路100可位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2之間，并且被用作發(fā)送濾波器。另一方面，第一諧振電路100可位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第三信號(hào)端口SIG_P3之間，并且被用作接收濾波器。
第二諧振電路被布置為面對(duì)第一諧振電路，并且其兩端都連接到地GND。
第三諧振電路300被放置在第一諧振電路100和第二諧振電路200的支線上。第三諧振電路300與第一諧振電路100和第二諧振電路200并聯(lián)，以電連接第一諧振電路100和第二諧振電路200。
第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振器300包括一個(gè)或多個(gè)諧振器，就是說，一個(gè)或多個(gè)薄膜體聲波諧振器(FBAR)。第一諧振電路100中的諧振器和第二諧振電路200中的諧振器形成梯形結(jié)構(gòu)。同樣地，第二諧振電路200中的諧振器和第三諧振電路300中的諧振器形成梯形結(jié)構(gòu)。因此第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振器300中的諧振器構(gòu)成橋。
下面更詳細(xì)地描述諧振器的結(jié)構(gòu)。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的帶通濾波器的簡化方框圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的FBAR的截面圖，圖4是圖1的帶通濾波器的濾波的仿真結(jié)果的示圖。
參照?qǐng)D3，符合本發(fā)明的諧振器500和600包括基底400上的下面的電極510和610、壓電層520和620以及上面的電極530和630。諧振器500指示構(gòu)成發(fā)送濾波器的諧振器，諧振器600指示構(gòu)成接收濾波器的諧振器。
更具體地講，諧振器500和600包括在由諸如Si或GaAs的半導(dǎo)體材料構(gòu)成的基底400上的由諸如Al、W、Au、Pt或Mo的導(dǎo)電材料構(gòu)成的下面的電極510和610。下面的電極510和610上的壓電層520和620由諸如AIN或ZnO的材料構(gòu)成，并且上面的電極530和630由諸如Al、W、Au、Pt或Mo的導(dǎo)電材料構(gòu)成。
諧振器500和600還可包括諸如反射結(jié)構(gòu)或氣隙結(jié)構(gòu)的使諧振器500和600與基底400分離的結(jié)構(gòu)，以防止在壓電層520和620產(chǎn)生的散聲(bulk sound)受基底400影響。
上面構(gòu)造的諧振器500和600通過將電壓施加到下面的電極510和610以及上面的電極530和630，在壓電層520和620感應(yīng)出隨時(shí)間改變的電場(chǎng)。因此，通過產(chǎn)生輸出特定聲波的壓電效應(yīng)發(fā)生諧振。此時(shí)，通過改變諧振器500和600的表面積或上面的電極530和630的厚度來分別控制諧振器500和600的諧振頻率。
從而，雙工器可通過控制發(fā)送諧振器500和接收諧振器600的諧振頻率來作為發(fā)送濾波器和接收濾波器使用。發(fā)送濾波器和接收濾波器被配置為分別串連和并聯(lián)到多個(gè)發(fā)送諧振器500和接收諧振器600以提高諧振頻率調(diào)諧和頻率濾波特性。
再參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的帶通濾波器包括第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振電路300。第一諧振電路100位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2(或第三信號(hào)端口SIG_P3)之間。第二諧振電路200面對(duì)第一諧振電路100。位于將第一諧振電路100和第二諧振電路200互相電連接的支線DL1到DLk上的第三諧振電路300與第一諧振電路100和第二諧振電路200并聯(lián)以電連接第一諧振電路100和第二諧振電路200。
具體地講，第一諧振電路100具有在第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2(或第三信號(hào)端口SIG_P3)之間串連的從FBAR11到FBAR1n的多個(gè)諧振器。
第二諧振電路200具有串連的多個(gè)諧振器(從FBAR21到FBAR2m)。第二諧振電路200的兩端都連接到地GND。第一電感器IDT1和第二電感器IDT2分別被設(shè)置在接地GND和FBAR21之間的第一節(jié)點(diǎn)N21以及接地GND和FBAR2(m)之間的節(jié)點(diǎn)N2(m+1)上。在設(shè)計(jì)雙工器時(shí)有意配備第一電感器IDT1和第二電感器IDT2以防止當(dāng)同頻帶中的發(fā)送和接收頻率被施加到雙工器時(shí)在設(shè)計(jì)雙工器時(shí)所預(yù)期的諧振頻率的改變，以下將進(jìn)行解釋。
有利地將臨近第二諧振電路200的諧振器FBAR21至FBAR2m之間的節(jié)點(diǎn)N22至N2m之一(例如節(jié)點(diǎn)N22)連接到地GND，以穩(wěn)定接收或發(fā)送頻率。
第三諧振器300具有在連接第一諧振電路100和第二諧振電路200的從DL1到DLk的支線上并聯(lián)的從FBAR31到FBAR3k的多個(gè)諧振器。
例如，諧振器FBAR31位于支線DL1上。支線DL1從第一信號(hào)端口S1G_P1和諧振器FBAR11之間的節(jié)點(diǎn)N11分出來，并連接到接地GND和諧振器FBAR21之間的節(jié)點(diǎn)N21。
因此，第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振電路300的諧振器被配置為橋結(jié)構(gòu)。例如，第一諧振電路100的諧振器FBAR11、第二諧振電路200的諧振器FBAR21以及第三諧振電路300的諧振器FBAR31和FBAR32形成橋結(jié)構(gòu)。橋結(jié)構(gòu)的存在可移除如圖10所示的用于調(diào)整頻率的從IDT3到IDT8的電感器。
盡管在圖2給出的示例中示出了在第一諧振電路100中的從FBAR11到FBAR1n的n個(gè)諧振器的數(shù)目等于在第二諧振電路200中的從FBAR21到FBAR2m的m個(gè)諧振器的數(shù)目，但是可配置不同數(shù)目的諧振器。
盡管在圖2給出的示例中示出了諧振器FBAR31位于橋結(jié)構(gòu)中連接節(jié)點(diǎn)N11和節(jié)點(diǎn)N21的第一支線DL1上以及k的值為n+1，但是k的值可以是n-1，并且可從節(jié)點(diǎn)N11和節(jié)點(diǎn)N1(n+1)略掉支線DL1和DLk，。
此外，可通過改變支線DL的數(shù)目來配置橋結(jié)構(gòu)中第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振電路300的諧振器。
在圖2中，從FBAR11到FBAR1n的第一諧振器可具有與從FBAR21到FBAR2m的第二諧振器不同的諧振頻率，并且從FBAR11到FBAR1n的第一諧振器和從FBAR21到FBAR2m的第二諧振器可分別具有不同的諧振頻率。簡而言之，可任意地配置諧振器以產(chǎn)生要濾波的頻帶的諧振頻率。
通過上面構(gòu)造的帶通濾波器，如圖4所示，使特定頻帶通過的濾波示出在通過帶通濾波器濾波的頻帶的外部(例如，2.07～2.16GHz頻帶的外部)的突然衰減和2.07～2.16GHz頻帶中的大的傳輸系數(shù)S(6，5)。
通過對(duì)比，當(dāng)傳輸系數(shù)S(6，5)在相鄰頻帶中(例如，在1.88～1.95GHz的頻帶)低于-40db時(shí)，濾波器特性降低了臨近通頻帶的頻帶的傳輸。因此，該結(jié)構(gòu)適合于移動(dòng)通信裝置在發(fā)送和接收頻帶之間具有較小差異的應(yīng)用。
當(dāng)諧振器被構(gòu)造為橋時(shí)，提高了衰減。因此，可移除被設(shè)置用來通過控制諧振頻率來提高濾波特性的從IDT3到IDT8(圖10)的電感器，并可使用具有大約1nH的低電感和低Q的電感器IDT1和IDT2。
此外，因?yàn)槭÷粤藦腎DT3到IDT8的電感器，因此可處理裕量提高了，并且可增大FBAR的尺寸。這允許通過提高諧振頻率特性來極大地提高濾波性能。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的帶通濾波器的簡化方框圖，圖6是圖5的帶通濾波器的濾波的仿真結(jié)果的示圖。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的帶通濾波器包括在第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2(或第三信號(hào)端口SIG_P3)之間的第一諧振電路100、面對(duì)第一諧振電路100的第二諧振電路200以及在電連接第一諧振電路100和第二諧振電路200的支線DL1到DLk的第三諧振電路300。
第一諧振電路包括從FBAR11到FBAR1n的多個(gè)諧振器。從FBAR11到FBAR1n的諧振器在第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2(或第三信號(hào)端口SIG_P3)之間彼此串連。電感器IDT1和IDT2連接到第一諧振電路100的前面和后面的諧振器，也就是說，分別與諧振器FBAR11和FBAR1n并聯(lián)。需要注意的是，配置第一電感器IDT1和第二電感器IDT2以防止當(dāng)不同頻帶的信號(hào)被施加到雙工器時(shí)所預(yù)期的諧振頻率的改變，下面將進(jìn)行解釋。
第二諧振電路200包括從FBAR21到FBAR2m的多個(gè)諧振器。從FBAR21到FBAR2m的諧振器彼此串連。第二諧振電路200的兩端都連接到地GND。如果位于臨近第二諧振電路200的諧振器之間的從N22到N2m的節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)連接到接地GND，則有利于穩(wěn)定接收和發(fā)送頻率。
第三諧振電路300包括包含至少一個(gè)FBAR的從FBAR31到FBAR3k的各個(gè)諧振器。從FBAR31到FBAR3k的諧振器被并聯(lián)地位于連接第一諧振電路100和第二諧振電路200的從DL1到DLk的支線上。例如，諧振器FBAR31位于從第一信號(hào)端口SIG_P1和諧振器FBAR11之間的節(jié)點(diǎn)N11分出來，并連接到接地GND和諧振器FBAR21之間的節(jié)點(diǎn)N21的第一支線DL1上。
因此，在第一諧振電路100、第二諧振電路200和第三諧振電路300中的諧振器FBAR被配置為橋結(jié)構(gòu)。例如，第一諧振電路100的諧振器FBAR11、第二諧振電路200的諧振器FBAR21以及第三諧振電路的諧振器FBAR31和FBAR32形成的橋結(jié)構(gòu)。由于橋結(jié)構(gòu)的存在，可移除圖10中所示的從IDT3到IDT8的電感器。
通過上面構(gòu)造的帶通濾波器，如圖6所示，用于使特定頻帶通過的濾波示出在通過帶通濾波器濾波的頻帶的外部(例如，2.07～2.16GHz頻帶的外部)的突然衰減，和2.07～2.16GHz頻帶中的大的傳輸系數(shù)S(6，5)。
在相鄰頻帶(例如，頻帶1.88～1.95GHz)中，濾波示出低于-40dB的傳輸系數(shù)S(6，5)以及在臨近通頻帶的頻帶中的低傳輸。因?yàn)樵陬l帶1.88～1.95GHz中，傳輸系數(shù)S(6，5)幾乎不改變，所以濾波特性比圖2的帶通濾波器更加穩(wěn)定。當(dāng)移動(dòng)通信裝置在發(fā)送和接收頻帶之間具有較小的差異時(shí)，該帶通濾波器是合適的。
當(dāng)諧振器被構(gòu)造為橋時(shí)，提高了衰減。因此，可移除被設(shè)置用來通過控制諧振頻率來提高濾波特性的從IDT3到IDT8(圖10)的電感器，并可使用具有大約1nH的低電感和低Q的電感器IDT1和IDT2。
此外，因?yàn)橐瞥藦腎DT3到IDT8的電感器，因此可提高處理裕量，并且可增大FBAR的尺寸。這意味著通過提高諧振頻率特性提高了濾波性能。
圖7是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的雙工器的簡化方框圖，圖8是圖7的雙工器的詳細(xì)方框圖。
圖7示出的雙工器包括第一帶通濾波器700、第二帶通濾波器800以及移相器900。
第一帶通濾波器700位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第二信號(hào)端口SIG_P2之間。第二帶通濾波器800位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第三信號(hào)端口SIG_P3之間。移相器900位于第一信號(hào)端口SIG_P1和第二帶通濾波器800之間。
在本發(fā)明示例性實(shí)施例中，如圖8所示，雙工器使用例如圖2的帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)第一帶通濾波器700和第二帶通濾波器800。
需要注意的是，可通過使用圖5的帶通濾波器或組合圖2的帶通濾波器和圖5的帶通濾波器來實(shí)現(xiàn)第一帶通濾波器700和第二帶通濾波器800。
盡管在圖8中作為示例，n和m為3，k為4，但是設(shè)計(jì)者可改變n、m和k的值。
為了簡潔將省略對(duì)其進(jìn)一步的描述。
配置移相器900使第一帶通濾波器700和第二帶通濾波器800彼此隔離以防止由于通過第一信號(hào)端口SIG_P1(即通過一個(gè)天線端口)發(fā)送和接收的發(fā)送頻率和接收頻率所引起的干擾。為了避免干擾，當(dāng)發(fā)送頻率和接收頻率之間的差非常小時(shí)，可構(gòu)成包含電感器和電容器的使發(fā)送頻率和接收頻率之間的相位差為90度的90°移相器。
通過將第二信號(hào)端口SIG_P2配置為發(fā)送端口，將第三信號(hào)端口SIG_P3配置為接收端口，第一帶通濾波器700可用作發(fā)送濾波器，第二帶通濾波器800可用作接收濾波器。
圖9是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的被構(gòu)造為單個(gè)芯片組的雙工器的方框圖。
參照?qǐng)D9，根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的雙工器1000包括第一帶通濾波器700、第二帶通濾波器800、移相器900、第一信號(hào)端口SIG_P1、第二信號(hào)端口SIG_P2、第三信號(hào)端口SIG_P3以及接地端口GND_P。
第一帶通濾波器700和第二帶通濾波器800可使用通過組合圖2或圖5示出的串連和并聯(lián)的FBAR實(shí)現(xiàn)的濾波器。
可以電連接到外部元件的第一信號(hào)端口SIG_P1、第二信號(hào)端口SIG_P2和第三信號(hào)端口SIG_P3由導(dǎo)電材料構(gòu)成。第一信號(hào)端口SIG_P1、第二信號(hào)端口SIG_P2和第三信號(hào)端口SIG_P3通過由金屬構(gòu)成的連接線連接到第一帶通濾波器700、第二帶通濾波器800和移相器900。
接地端口GND_P與外部接地端電連接。接地端口GND_P通過由金屬構(gòu)成的連接線連接到第一帶通濾波器700、第二帶通濾波器800和移相器900。
第一信號(hào)端口SIG_P1使外部天線(未示出)分別與第一帶通濾波器700和移相器900相互連接。當(dāng)?shù)谝粠V波器700用作發(fā)送濾波器以及第二帶通濾波器800用作接收濾波器時(shí)，因?yàn)橐葡嗥?00的存在，所以發(fā)送頻率通過第一信號(hào)端口SIG_P1被施加到天線而不是第二帶通濾波器800。
如圖7所示，可使用包含電感器和電容器的90°移相器實(shí)現(xiàn)移相器900。移相器900使第一帶通濾波器700和第二帶通濾波器800彼此隔離。
當(dāng)雙工器100被制造為單個(gè)芯片組時(shí)，通過從圖10的雙工器移除從IDT3到IDT8的電感器，提高了在第一帶通濾波器700和第二帶通濾波器800中的諧振器的處理裕量。這可以通過擴(kuò)大諧振器的表面積來提高諧振頻率特性。
因?yàn)橹C振器的諧振頻率特性提高了，因此電感器IDT1和IDT2的電感比圖10的雙工器中的電感低。然而，即使具有低Q的電感器IDT1和IDT2，帶通濾波器和雙工器也可提供相似或更有效的濾波特性。
如上所述，通過將諧振器配置為橋結(jié)構(gòu)，帶通濾波器和雙工器可提高在臨近通頻帶的頻帶中的信號(hào)衰減。
因此，即使當(dāng)使用足夠數(shù)量的電感器來調(diào)整具有低Q的諧振器的諧振頻率時(shí)，也可獲得高于傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的濾波特性，并且可降低制造成本。
當(dāng)通過減少使用的電感器的數(shù)量來將雙工器實(shí)現(xiàn)為相同大小的單個(gè)芯片時(shí)，可提高諧振器的處理裕量。因此，可提高諧振器的諧振頻率特性，并且可使制造更容易。
因此，可提高雙工器的性能，這是因?yàn)樘岣吡私邮諡V波器和發(fā)送濾波器的濾波特性，并且防止了干擾。
盡管已經(jīng)參照本發(fā)明示例性實(shí)施例具體顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種帶通濾波器，包括第一諧振電路，具有串連的n個(gè)第一諧振器，其中，n是大于1的自然數(shù)；第二諧振電路，面對(duì)所述第一諧振電路，具有串連的m個(gè)第二諧振器，其中，m是大于1的自然數(shù)；和第三諧振電路，具有k個(gè)在連接所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的支線上并聯(lián)的第三諧振器，其中，k是大于1的自然數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，使用薄膜體聲波諧振器實(shí)現(xiàn)所述第一諧振器、第二諧振器和第三諧振器。
3.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，所述支線位于所述第一諧振器的兩端，k等于n+1。
4.如權(quán)利要求3所述的帶通濾波器，其中，所述第三諧振器分別位于所述支線上。
5.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，當(dāng)n大于2時(shí)，所述支線僅位于所述第一諧振器之間的節(jié)點(diǎn)上，并且K等于n-1。
6.如權(quán)利要求1所述的帶通濾波器，其中，所述第一諧振電路位于第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口之間。
7.如權(quán)利要求6所述的帶通濾波器，其中，所述第一信號(hào)端口是連接天線的天線端口，并且所述第二信號(hào)端口是將發(fā)送信號(hào)發(fā)送到所述天線端口的發(fā)送端口。
8.如權(quán)利要求6所述的帶通濾波器，其中，所述第一信號(hào)端口是連接天線的天線端口，并且所述第二信號(hào)端口是接收施加到所述天線端口的接收信號(hào)的接收端口。
9.如權(quán)利要求6所述的帶通濾波器，其中，所述第二諧振電路的兩端連接到地。
10.如權(quán)利要求9所述的帶通濾波器，其中，所述第二諧振電路包括地與前節(jié)點(diǎn)之間的電感器以及地與后節(jié)點(diǎn)之間的電感器。
11.如權(quán)利要求9所述的帶通濾波器，其中，所述第一諧振電路包括與前端和后端的第一諧振器并聯(lián)的電感器。
12.如權(quán)利要求9所述的帶通濾波器，其中，地連接到在所述第二諧振電路中的第二諧振器之間的任意節(jié)點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求12所述的帶通濾波器，其中，所述接地僅連接到所述第二諧振電路中的第二諧振器之間的節(jié)點(diǎn)之一。
14.一種雙工器，包括第一帶通濾波器，位于第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口之間；第二帶通濾波器，位于第一信號(hào)端口和第三信號(hào)端口之間；移相器，位于第一信號(hào)端口和第二帶通濾波器之間，其中，所述第一帶通濾波器和第二帶通濾波器中的每個(gè)包括第一諧振電路，具有串連的n個(gè)第一諧振器，其中，n是大于1的自然數(shù)；第二諧振電路，面對(duì)所述第一諧振電路，具有串連的m個(gè)第二諧振器，其中，m是大于1的自然數(shù)；和第三諧振電路，具有k個(gè)在連接所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的支線上并聯(lián)的第三諧振器，其中，k是大于1的自然數(shù)。
15.如權(quán)利要求14所述的雙工器，其中，所述第一帶通濾波器的第一諧振電路中的前節(jié)點(diǎn)和后節(jié)點(diǎn)分別連接到第一信號(hào)端口和第二信號(hào)端口，并且第二帶通濾波器的第一諧振電路中的前節(jié)點(diǎn)和后節(jié)點(diǎn)分別連接到移相器和第三信號(hào)端口。
16.如權(quán)利要求14所述的雙工器，其中，所述每個(gè)帶通濾波器的第二諧振電路的兩端連接到地。
17.如權(quán)利要求16所述的雙工器，其中，所述每個(gè)帶通濾波器的第二諧振電路還包括地與前節(jié)點(diǎn)之間的電感器以及地與后節(jié)點(diǎn)之間的電感器。
18.如權(quán)利要求16所述的雙工器，其中，所述第一諧振電路還包括與第一諧振電路的前第一諧振器和后第一諧振器并聯(lián)的電感器。
19.如權(quán)利要求16所述的雙工器，其中，地連接到在第二諧振電路中的第二諧振器之間的任意節(jié)點(diǎn)。
20.如權(quán)利要求19所述的雙工器，其中，地僅連接到第二諧振電路中的第二諧振器之間的節(jié)點(diǎn)之一。
21.如權(quán)利要求14所述的雙工器，其中，所述第一信號(hào)端口是連接天線的天線端口，所述第二信號(hào)端口是將發(fā)送信號(hào)提供給所述天線的發(fā)送端口，并且所述第三信號(hào)端口是接收施加到所述天線的接收信號(hào)的接收端口。
全文摘要
一種改善濾波，實(shí)現(xiàn)高集成度并降低制造成本的帶通濾波器以及具有所述帶通濾波器的雙工器。所述帶通濾波器包括第一諧振電路，具有串連的n個(gè)第一諧振器，其中，n是大于1的自然數(shù)；第二諧振電路，面對(duì)所述第一諧振電路，具有串連的m個(gè)第二諧振器，其中，m是大于1的自然數(shù)；以及第三諧振電路，具有k個(gè)在連接所述第一諧振電路和所述第二諧振電路的支線上并聯(lián)的第三諧振器，其中，k是大于1的自然數(shù)。通過將每個(gè)諧振電路的諧振器布置為橋結(jié)構(gòu)，可提高濾波特性，減少用于調(diào)整諧振器的諧振頻率特性的電感器的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)高集成度并降低制造成本。
文檔編號(hào)H03H9/70GK101018047SQ20071000013
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月6日
發(fā)明者樸允權(quán), 宋寅相, 尹錫術(shù), 南光祐 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社