[发明专利]一种集成式射频信号滤波和放大器件

说明书

本发明公开了一种集成式射频信号滤波和放大器件，包括：压电衬底及依次排列于压电衬底上的输入换能器、半导体薄膜和输出换能器；输入换能器用于接收射频信号，并将射频信号转化为声表面波；半导体薄膜用于在施加电压的情况对声表面波进行放大处理；输出换能器用于将放大后的声表面波转化为射频信号。半导体薄膜设置于输入换能器和输出换能器之间，且半导体薄膜、输入换能器和输出换能器均置于压电衬底上，输入换能器将位于特定波段的射频信号转化为声表面波，声表面波与施加有电场的半导体薄膜作用实现放大，放大后的声表面波经过输出换能器转化为射频信号，进而实现对射频信号的滤波和放大，该滤波和放大器件具有集成度高的优点。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种集成式射频信号滤波和放大器件。

背景技术

射频器件是无线通讯设备的基础性零部件，在发射接收信号的过程中扮演着将二进制信号与高频率的无线电磁波信号互换的重要角色。因此，射频器件模块是系统必备的基础性零部件。

射频前端模块由功率放大器(PA)、滤波器、双工器、射频开关、低噪声放大器、接收机/发射机等组成。其中功率放大器负责发射通道的射频信号放大；滤波器负责发射及接收信号的滤波；双工器负责FDD系统的双工切换及接收/发送通道的射频信号滤波；射频开关负责接收、发射通道之间的切换；低噪声放大器主要用于接收通道中的小信号放大；接收机/发射机用于射频信号的变频、信道选择。

滤波器是射频前端模块增长最快的细分方向。在2012年全球3G标准协会3GPP提出的LTE R11版本中，蜂窝通讯系统需要支持的频段增加到41个。根据射频器件巨头skyworks预测，到2020年，5G应用支持的频段数量将实现翻番，新增50个以上通信频段，全球2G/3G/4G/5G网络合计支持的频段将达到91个以上。

理论上，单个频段的射频信号处理需要2个滤波器。由于多个滤波器会集成在滤波器组中，手机配置的滤波器器件与频段数量之间的关系并非简单线性比例关系。但频段增多之后，滤波器设计的难度及滤波器数量大幅增加是确定的趋势，相应的价值量和销售数量都会数倍于目前的滤波器。因此，射频前端器件的集成化是一个重要问题。

目前市场上已经有通过封装技术将功率放大器和滤波器封装在一个模块里，以减小体积，这是两个器件的封装模块化。加州理工学院的研究组提出分别在GaN衬底上利用异质结实现放大器和滤波器的两种功能，在一个衬底上实现两个器件。真正的滤波器和放大器，是希望直接将声波放大，将滤波和放大两种功能集成在一个器件里，这种措施可以进一步提高集成度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种集成式射频信号滤波和放大器件，其目的在于解决现有的滤波和放大器件采用将滤波器和放大器集成在一个衬底上导致体积大的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种集成式射频信号滤波和放大器件，包括：

压电衬底及依次排列于压电衬底上的输入换能器、半导体薄膜和输出换能器；

输入换能器，用于接收射频信号，并将射频信号转化为声表面波；

半导体薄膜，用于在施加电压的情况对声表面波进行放大处理；

输出换能器，用于将放大后的声表面波转化为射频信号。

优选地，半导体薄膜材料为碳材料、无机薄膜或有机薄膜。

优选地，输入换能器和输出换能器均为叉指换能器。

优选地，叉指换能器中叉指电极的高宽比、周期和孔径根滤波和放大器要求的导纳值和散射值确定。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：