一种大带宽声表面波滤波器及射频前端滤波装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体领域，尤其是一种大带宽声表面波滤波器及射频前端滤波装置。


背景技术：

2.近年来，声表面波器件在物联网、消费电子、电脑、手机及基站等领域的使用率呈爆发式增长。目前，声表面波器件有着小体积、大带宽、高频率的发展趋势。但是，在以往的声表面波滤波器中，由于受到材料的机电耦合系数的限制，声表面波滤波器的相对带宽（1db带宽和中心频率之比）很难达到6%以上。在专利文献cn 106656098b中，通过在压电材料铌酸锂的上方沉积不同膜厚的声表面波谐振器的方案来实现6%到20%之间的相对带宽。然而，此类设计方法仅仅研究了声表面波滤波器的相对带宽，却忽视了此类大带宽滤波器的矩形度问题。由于在各通讯领域频谱资源稀缺，频段之间间隔越来越小，串扰现象愈发严重，因此，对于大带宽滤波器矩形度问题的研究变得尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种大带宽声表面波滤波器及射频前端滤波装置，本实用新型的技术方案如下：
4.第一方面，本实用新型公开了一种大带宽声表面波滤波器，包括压电基板和形成在压电基板上的梯形电路结构，梯形电路结构包括连接输入端与输出端的串联支路和至少一个连接串联支路与接地端的并联支路，串联支路包括至少一个声表面波谐振器，并联支路包括至少一个声表面波谐振器；串联支路中的声表面波谐振器组的金属化比率小于并联支路中的声表面波谐振器组的金属化比率；串联支路中的声表面波谐振器组的有效面积小于并联支路中的声表面波谐振器组的有效面积。
5.进一步的，还包括设置在梯形电路结构上方的温度补偿层。
6.进一步的，声表面波谐振器包括叉指换能器、反射栅和汇流条，叉指换能器和反射栅在声表面波传播方向上排列，反射栅设置于叉指换能器的两侧，汇流条在垂直于声表面波传播方向上排列，汇流条与叉指换能器电连接。
7.进一步的，声表面波谐振器的有效面积为叉指换能器的面积与声表面波谐振器的金属化比率的乘积。
8.进一步的，压电基板包括至少一层压电材料。
9.进一步的，叉指换能器的材料包括cu、ag、w、ni、cr、pt、au、mo、ti、al中的至少一种。
10.进一步的，滤波器用于双工器或多工器。
11.第二方面，本实用新型公开了一种射频前端滤波装置，采用上述第一方面所述的滤波器，该装置包括电感，电感串联或并联在滤波器的前级或后级。
12.本实用新型的有益技术效果是：
13.本技术公开了一种大带宽声表面波滤波器，通过将串联支路中声表面波谐振器的金属化比率设置为低于并联支路中声表面波谐振器组的金属化比率，进一步提升声表面波滤波器的金属化比率；同时，将串联支路中声表面波谐振器组的有效面积设置为小于并联支路中声表面波谐振器组的有效面积，在保证声表面波滤波器通带带宽的同时，极大地提升了声表面波滤波器的矩形度，有效利用通讯领域的频谱资源，减少了频谱间不同频段间的串扰问题。
附图说明
14.图1是本技术大带宽声表面波滤波器的等效电路图。
15.图2是本技术大带宽声表面波滤波器串联支路中声表面波谐振器的局部示意性俯视图。
16.图3是本技术大带宽声表面波滤波器并联支路中声表面波谐振器的局部示意性俯视图。
17.图4是本技术大带宽声表面波滤波器中声表面波谐振器的简要俯视图。
18.图5是本技术大带宽声表面波滤波器的电学性能仿真图。
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
20.本实用新型提供了一种大带宽声表面波滤波器，如图1-4所示，该声表面波滤波器包括压电基板和形成在压电基板上的梯形电路结构，可选的，压电基板包括至少一层压电材料；梯形电路结构包括连接输入端与输出端的串联支路和至少一个连接串联支路与接地端的并联支路，串联支路包括至少一个声表面波谐振器，并联支路包括至少一个声表面波谐振器；串联支路中的声表面波谐振器组的金属化比率小于并联支路中的声表面波谐振器组的金属化比率；串联支路中的声表面波谐振器组的有效面积小于并联支路中的声表面波谐振器组的有效面积。
21.在一个实施例中，大带宽声表面波滤波器采用图1所示的四串四并的梯形电路结构，其中谐振器r1、r2、r3、r4为串联支路中的声表面波谐振器组，谐振器r5、r6、r7、r8为并联支路中的声表面波谐振器组，较优的，可根据实际需求适当增加或减少串联谐振器或并联谐振器的个数。谐振器包括叉指换能器、反射栅和汇流条，叉指换能器包括相对交叉排列的第一叉指区和第二叉指区；可选的，叉指换能器的材料包括cu、ag、w、ni、cr、pt、au、mo、ti、al中的至少一种。叉指换能器和反射栅在声表面波传播方向上排列，反射栅设置于叉指换能器的两侧，汇流条在垂直于声表面波传播方向上排列，汇流条与叉指换能器电连接。图2是串联支路中的声表面波谐振器组中的谐振器的局部放大。其中101和104为谐振器两侧的汇流条，102为与汇流条101相连的第一叉指区，103为与汇流条101相连的第一假指区，106为与汇流条104相连的第二叉指区，105为与汇流条104相连的第二假指区。图3是并联支路中的声表面波谐振器组中的谐振器的局部放大，其中201和204为谐振器两侧的汇流条，202为与汇流条201相连的第一叉指区，203为与汇流条201相连的第一假指区，206为与汇流条204相连的第二叉指区，205为与汇流条204相连的第二假指区。
22.串联支路中声表面波谐振器组的金属化比率小于并联支路中声表面波谐振器组
的金属化比率，在本实施例中，串联支路中声表面波谐振器组的金属化比率设定为0.38，并联支路中声表面波谐振器组的金属化比率设定为0.5。
23.串联支路中声表面波谐振器组的有效面积小于并联支路中声表面波谐振器组的有效面积，其中，有效面积为声表面波谐振器中叉指换能器的第一叉指区和第二叉指区相交的仅包含金属的区域；串联支路中声表面波谐振器组的有效面积即为串联支路中所有谐振器的有效面积之和，并联支路中声表面波谐振器组的有效面积即为并联支路中所有谐振器的有效面积之和。图4所示为大带宽声表面波滤波器中谐振器的简要俯视图，水平方向为声表面波的传播方向，垂直方向为垂直于声表面波传播的方向。反射栅301置于叉指换能器302的两侧，叉指换能器302水平方向上的长度定义为叉指换能器的长度，垂直方向的长度定义为叉指换能器第一叉指区和第二叉指区相交区域的宽度；谐振器的有效面积即为谐振器的金属化比率与叉指换能器302面积的乘积。本实施例中并联支路中声表面波谐振器组的有效面积为串联支路中声表面波谐振器组的有效面积的1.3倍。
24.可选的，在梯形电路结构上方还设置有温度补偿层。
25.可选的，滤波器用于双工器或多工器。
26.上述实施例的大带宽声表面波滤波器的电学性能如图5所示，此处定义声表面波滤波器的矩形系数为1db带宽与30db带宽之比，定义相对带宽为1db带宽与中心频率之比，本实施例中的大带宽声表面波滤波器的矩形系数为0.93，相对带宽为31%。
27.在另一个实施例中，还公开了一种射频前端滤波装置，采用了上述实施例的大带宽声表面波滤波器，该装置还包括电感，电感串联或并联在滤波器的前级或后级。
28.以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。