[发明专利]具有增强型抑制的声波滤波器

说明书

一窄带声学滤波器，包括一输入端和输出端，以及耦合在输入端和输出端之间的至少一个声学谐振器对。每个声学谐振器(对)包括至少一个内联声学谐振器和分路声学谐振器，它们一起工作以产生标称通带。该声学谐振器还包括至少一个电容元件，所述至少一个电容元件与每个声学谐振器对中的内联声学谐振器和分路声学谐振器中的一个并联，由此锐化标称通带的下边缘或上边缘。

技术领域

本发明总体涉及微波滤波器，尤其涉及专门用于窄带应用的声学微波滤波器。

背景技术

电子滤波器长期以来一直用于电信号的处理。这类电子滤波器尤其用于从输入信号中通过期望的信号频率选择期望的电信号频率，同时阻止或衰减其他不期望的电信号频率。滤波器按一般类别来分可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器，表示滤波器有选择地通过的频率类型。此外，滤波器可按类型分类，例如巴特沃斯型、切比雪夫型、反切比雪夫型和椭圆型，表示滤波器相对于理想频率响应提供的带形频率响应类型(频率截止特性)。

滤波器的类型通常取决于预期的用途。在通信应用中，带通滤波器和带阻滤波器通常用于蜂窝基站、手机和其他电信设备中，以滤除或阻塞除一个或多个预定义频带外的所有频带中的RF信号。特别重要的是，频率范围在约500MHz至3500MHz之间。在美国，有许多用于蜂窝通信的标准频段。这些标准频段包括频段2(1800-1900MHz)，频段4(1700-2100MHz)，频段5(800-900MHz)，频段13(700-800MHz)和频段17(700-800MHz)，还有其他频段开始慢慢出现。

微波滤波器通常使用两个电路构建块来构建：多个谐振器，其在谐振频率(其可以是基本谐振频率f₀或各种高阶谐振频率f₁-f_n中的任何一个)上非常有效地存储能量；以及多个耦合器，其在谐振器之间耦合电磁能以形成多个反射零点，从而提供更宽的频谱响应。例如，四谐振器滤波器可以包括四个反射零点。耦合器的相对强度由其电抗(即电感和/或电容)决定。耦合的相对强度决定了滤波器的形状，耦合器的拓扑结构决定滤波器是执行带通还是带阻功能。谐振频率f₀很大程度上由相应谐振器的电感和电容决定。对于传统的滤波器设计，滤波器工作的频率由组成滤波器的谐振器的谐振频率决定。由于上面讨论的原因，每个谐振器必须具有非常低的内阻以使滤波器的响应变得尖锐和高度选择性。低电阻的这一要求倾向于针对一给定技术推动谐振器的尺寸及成本的改变。

双工器作为一种特殊的滤波器，是移动设备前端的关键组件。现代移动通信设备(使用LTE，WCDMA或CDMA)同时发射和接收并使用相同的天线。双工器将接收信号与发射信号分开，其中发射信号的功率可以达到0.5瓦，接收信号的功率可以低至皮瓦。发射和接收信号在不同频率的载波上进行调制，以允许双工器选择它们，即使如此，双工器也必须以非常小的尺寸提供频率选择、隔离和低插入损耗，其中尺寸通常只有大约两平方毫米。

前端接收滤波器优选采用清晰定义的带通滤波器的形式，以消除在期望的接收信号频率附近的频率处由强干扰信号引起的各种不利影响。由于前端接收器滤波器位于天线输入端的位置，插入损耗必须非常低，以免降低噪声系数。在大多数滤波器技术中，实现低插入损耗需要在滤波器陡度或选择性中进行相应的折中。

实际上，手机的大多数滤波器都是利用声学谐振器技术构建的，例如表面声波(SAW)技术、体声波(BAW)技术和薄膜体声波谐振器(FBAR)技术。声学谐振器的等效电路具有两个谐振，这两个谐振在“谐振”频率和“反谐振”频率上紧密间隔，(参见K.S.Van Dyke,Piezo Electric Resonator and its Equivalent Network Proc.IRE,Vol.16,1928,pp.742-764)。与等效的电感器/电容器谐振器相比，这种声学谐振器滤波器具有插入损耗低(在中心频率处大约1dB的量级)，尺寸紧凑和成本低的优点。出于这个原因，声学谐振器的实现通常用于移动设备的前端接收滤波器中的微波滤波应用。