[发明专利]一种双工器

说明书

本发明涉及射频滤波器和双工器技术，具体涉及一种双工器，包括衬底基板以及位于衬底基板上的不同频带的接收端滤波器和发射端滤波器；接收端滤波器和发射端滤波器均包括多个堆叠式体声波谐振器，堆叠式体声波谐振器包括衬底、声反射层、底电极、多层压电材料层、多层中间电极层和顶电极。堆叠式体声波谐振器通过压电材料层和各电极层形成多层压电振荡堆串联结构，可以提高谐振器的谐振频率，本发明通过对堆叠式体声波谐振器的堆叠层数进行调整，从而对单个谐振器的谐振频率进行调频，使接收滤波器和发射滤波器的谐振器的谐振频率进行匹配，从而实现双工器的集成。

技术领域

本发明属于射频滤波器和双工器技术领域，尤其涉及一种双工器。

背景技术

在移动通信设备中，滤波器是其能够进行通信交流的核心部件。伴随着5G时代的到来，移动通信领域朝着更高频率、更宽频带的目标不断发展，智能通讯设备以小型化、轻薄化为发展趋势。然而，由于数据通讯和传输的频带越来越高，移动通信要求覆盖的频率范围越来越大，这意味着需要越来越多的滤波器来实现数据的选择和传输以实现全频段通讯的要求，使移动通讯设备小型化受到了阻碍。双工器的目的是在蜂窝无线电的天线上分离调制的发射信号和接收信号。因此，越来越多的双工器被运用到移动通信设备中，实现宽频带通讯功能的同时保持移动通讯设备的轻薄化、小型化。

双工器的作用是在频分系统中，通过一个天线共享信号的发射和接收，通过内部的发射端滤波器(TX)和接收端滤波器(RX)进行信号的过滤选择等处理。传统的双工器以体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator,以下简称FBAR)、声表面波(SurfaceAcoustic Wave,以下简称SAW)谐振器为基础，分别构造了用FBAR滤波器搭建的双工器和用SAW滤波器搭建的双工器。然而，随着通讯频率的不断提高，SAW滤波器由于本身结构和声表面波性质的限制，中心频率只能到达2GHz左右，满足不了5G通讯频率的要求。体声波谐振频率由压电层的厚度决定，FBAR滤波器的中心频率能达到5G频带，但是在满足5G甚至6G以上的超高频段的同时，自身的压电薄膜层降低至几百甚至几十纳米，这必然造成薄膜缺陷严重降低压电材料的性能，带来伪模式和其他寄生模态，降低器件性能，而且极大增加工艺难度。

传统的体声波谐振器通过减小压电材料层和电极的厚度来提高谐振器的频率，但是材料过薄时会增加加工的工艺难度同时还会带来缺陷降低压电材料的性能，产生伪模式和寄生模式。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种以堆叠式体声波谐振器为基础的双工器。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种双工器，包括衬底基板以及位于衬底基板上的不同频带的接收端滤波器和发射端滤波器；接收端滤波器和发射端滤波器均包括多个堆叠式体声波谐振器。

在上述的双工器中，堆叠式体声波谐振器包括衬底、声反射层、底电极、多层压电材料层、多层中间电极层和顶电极。

在上述的双工器中，衬底为硅衬底、碳化硅衬底、蓝宝石衬底或SOI衬底中任一种。

在上述的双工器中，底电极、顶电极和中间电极层为金属电极，选用金属钼、铂、金、银、铝、钨、钛、铜、钌和铬中的一种或多种组合；压电材料层选择氮化铝、氧化锌、铌酸锂、PZT、铌酸钡钠中的一种或多种组合。

在上述的双工器中，声反射层为空气、高声学阻抗材料与低声学阻抗材料交替构成的布拉格反射层或声子晶体结构。

与现有技术相比，本发明在不改变每层材料厚度的情况下通过对压电材料层和中间电极层的层数进行调整，来提高体声波谐振器的谐振频率，在不减小各层材料厚度的情况下，改变谐振器的谐振频率，更容易地进行谐振频率的匹配，实现双工器的集成，减小双工器的尺寸。在不改变各层薄膜厚度的情况下，降低了工艺难度，可以实现双工器的单片集成和小型化。

附图说明

图1为本发明实施例1的双工器的框图；