[发明专利]一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置

说明书

本发明涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置，该滤波器包括多个串联谐振器和多个并联谐振器，部分串联谐振器和/或部分并联谐振器为温补谐振器，该温补谐振器包括温度补偿层。本发明提供的技术方案，与现有的普通滤波器或谐振器全部为温补谐振器的滤波器相比，在不影响滤波器带宽的情况下，实现滤波器的高滚降要求和良好的温度特性；同时，由于温补谐振器的损耗相对于普通谐振器的损耗更大，滤波器中引入温补谐振器的数量越多，滤波器的插损就会越差，通过滤波器中局部温补谐振器的设计，在改善滤波器温漂特性的同时，实现了滤波器插损的最小恶化。

技术领域

本发明涉及滤波器技术领域，特别地涉及一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置。

背景技术

随着无线通讯应用的发展，人们对于数据传输速率的要求越来越高，与数据传输速率相对应的是频谱资源的高利用率和频谱的复杂化。通信协议的复杂化对于射频系统的各种性能提出了严格的要求，在射频前端模块，射频滤波器起着至关重要的作用，它可以将带外干扰和噪声滤除掉以满足射频系统和通信协议对于信噪比的要求。

射频滤波器主要应用于无线通信系统，例如，基站的射频前端，移动电话，电脑，卫星通讯，雷达，电子对抗系统等等。射频滤波器的主要性能指标为插损、带外抑制、功率容量、线性度、器件尺寸和温漂特性。良好的滤波器性能可以在一定程度上提高通信系统的数据传输速率、寿命及可靠性。所以对于无线通信系统高性能、简单化滤波器的设计是至关重要的。目前，能够满足通讯终端使用的小尺寸滤波类器件主要是压电声波滤波器，构成此类声波滤波器的谐振器主要包括：FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator，薄膜体声波谐振器)，SMR(Solidly Mounted Resonator，固态装配谐振器)和SAW(Surface Acoustic Wave，表面声波谐振器)。其中基于体声波原理FBAR和SMR制造的滤波器(统称为BAW，体声波谐振器)，相比基于表面声波原理SAW制造的滤波器，具有更低的插入损耗，更快的滚降特性等优势。

由于构成声波谐振器的压电材料和金属材料，都具有负温度系数的特点，即当温度增加时，谐振器的谐振频率均会以一定比例向低频方向移动(温度漂移)。一般情况下，SAW的温度系数为-35ppm/℃～-50ppm/℃，BAW的温度系数为-25ppm/℃～-30ppm/℃。虽然BAW相比SAW具有明显的温度漂移方面的性能优势，但是在一些特殊的应用场景下，这样的温度系数，仍然会对应用了滤波器的射频收发系统的性能产生不利影响，例如一个滤波器定义了从通带边缘到带外抑制的频率可变范围，那么温度系数的存在，就使得在考虑了温度漂移频率之后，这个可变范围变小，从而大大增加了滤波器的设计难度。

为了解决滤波器普遍存在的温度漂移问题，一个常见的解决方法是在谐振器中加入可以实现温度补偿效果的材料。对于声波谐振器，这种温度补偿材料通常为二氧化硅，因为二氧化硅具有正温度系数，并且可以通过一般的工艺制程制作，也同时具备低廉的价格，适合产品大批量生产的应用；温度补偿层的材料也可以为多晶硅、硼磷酸盐玻璃(BSG)、铬(Cr)或碲氧化物(TeO(x))等正温度系数材料；温度补偿层的厚度范围一般在(埃)至之间。这类加了温度补偿的材料的谐振器，也被称为频率温度系数(TemperatureCoefficient of Frequency，TCF)谐振器，是温度补偿滤波器的组成单元。

但是，在谐振器引入上述温度补偿层后，谐振器的性能变差，主要体现在谐振器损耗的增大，以及机电耦合系数(Kt²)的变小。谐振器的损耗直接影响滤波器的通带插损特性，从而增大射频链路中的损耗，恶化射频前端的收发性能。机电耦合系数变小，在一定频率条件下谐振器的串联谐振频率和并联谐振频率之间的频率差减小，滤波器的滚降特性有可能改善，但同时滤波器的带宽也会变窄，大多数通信系统中，滤波器的带宽是根据系统要求提出的，带宽并不能无限制的缩窄。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种滤波器、双工器、高频前端电路及通信装置，在具备一定带宽要求和插损要求的前提下，实现滤波器的高滚降要求和良好的温度特性。