一种射频滤波器的制作方法

本发明涉及电子器件技术领域，具体来说，涉及一种射频滤波器。

背景技术：

通信技术产业是20世纪80年代以来发展最迅速、最具活力的领域之一，是人类进入信息化社会的重要标志。目前，全球无线通信市场仍然保持增长态势，除传统的公众移动通信业务外，宽带无线通信领域的研究十分活跃，主要应用于短距离无线大数据传输，给整个无线通信产业注入了新的活力。

随着现代通信技术向着高速、宽带、大容量的方向发展，有限频谱资源的分配日益紧张，为了使各种通信系统互不干扰，迫切需要研究开发高性能宽带滤波器。滤波器是各种无线通讯系统射频前端中必不可少的重要器件之一，它能够有效滤除各种无用信号及噪声，降低各通信频道间的信号干扰，从而保障通信设备的正常工作，实现高质量通信，进而达到频谱资源的有效利用。一般将相对带宽小于1％的滤波器称为窄带滤波器，相对带宽在1％到20％之间的滤波器称为宽带滤波器，相对带宽大于20％或绝对带宽大于500mhz的滤波器称为超宽带滤波器。通常，带宽越大，则信道容量越大、功耗越低、衰减越小、数据传输效率越高、保密性更好。

同时，无线通讯设备逐渐向着便携式、多功能、高性能、低成本方向发展，促使电子元器件也朝着小型化、高集成、高可靠性、高良率的方向发展，滤波器也不例外。因此，如何高效、快速的设计出满足这一发展趋势的滤波器是当前滤波器研究中的重点。传统的宽带滤波器多采用微带线或共面波导技术实现，体积较大，不易实现大规模量产，且难以与其他电子元器件集成。而当前主流的声波滤波技术虽然具有高集成、高性能的优势，但其采用一般结构所能实现的滤波器通带相对带宽一般小于5％，通过在一般结构的每个谐振器上并联或串联电感可以实现相对带宽大于10％的带通滤波器，但是这种方法中所需辅助电感的数目较多，不利于控制滤波器体积及成本。针对这一问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中射频滤波器体积大、成本高的问题，本发明提出一种基于声波谐振器的射频宽带滤波器，能够实现10％到20％的相对带宽，同时保证良好的插入损耗和带外抑制，且具有体积小、成本低、可量产的优势。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种射频滤波器，包括第一谐振器网络、第一辅助电感器以及第二辅助电感器，第一谐振器网络用于实现射频带通滤波器的通带和阻带功能；其中，第一谐振器网络具有第一节点、第二节点、第三节点以及第四节点，第一辅助电感器的两端分别连接于第一节点和第二节点，第二辅助电感器的两端分别连接于第三节点和第四节点；第一节点和第二节点为输入节点，第三节点和第四节点为输出节点；或者，第一节点和第二节点为输出节点，第三节点和第四节点为输入节点。

此外，射频滤波器还包括第二谐振器网络和第三辅助电感器；其中，第二谐振器网络的第一节点、第二节点分别连接于第二辅助电感器的两端，第二谐振器网络的第三节点、第四节点分别连接于第三辅助电感器的两端。

其中，第一谐振器网络包括：第一、第二、第三、第四谐振器，第一谐振器的第一端和第三谐振器的第一端均连接于第一节点，第二谐振器的第一端和第四谐振器的第一端均连接于第二节点，第一谐振器的第二端和第四谐振器的第二端均连接于第三节点，第二谐振器的第二端和第三谐振器的第二端均连接于第四节点。

其中，第一、第二、第三、第四谐振器均为声波谐振器。

可选地，声波谐振器为薄膜体声波谐振器、固态装配体声波谐振器、或表面声波谐振器。

其中，第一节点和第二节点分别连接至射频滤波器的第一i/o端口，第三节点和第四节点分别连接至射频滤波器的第二i/o端口。

在一些实施例中，射频滤波器的通带相对带宽在10％至20％之间。

一方面，相比于传统的微带线或共面波导滤波器技术，本发明通过采用声波谐振器技术，能够提高器件的集成度，同时，高性能声波谐振器能够保证滤波器的优良性能。另一方面，相比于传统的声波宽带滤波器技术，本发明通过较少的辅助电感，能够有效的增大滤波器带宽。该辅助电感可以采用分立元器件、封装中金属走线、或集成在声波谐振器芯片上实现，从而进一步减少电感所占的面积、缩小产品的体积。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的射频声波宽带滤波器的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的射频滤波器的结构示意图；

图3是本发明另一个实施例的射频滤波器的结构示意图；

图4是本发明一个实施例的射频滤波器的仿真及测试结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是现有的射频声波宽带滤波器100的结构示意图，射频滤波器100包括一个声波谐振器网络和四个辅助电感l121、l122、l123和l124。声波谐振器网络具有差分-差分格型结构，由两个串联连接的声波谐振器s111、s112和两个并联连接的声波谐振器p111、p112构成，其中，声波谐振器p111与p112交叉，但是交叉点处并不电连接。两个i/o端中的任一个都可以作为射频滤波器100的输入端，而另一个则作为射频滤波器100的输出端。辅助电感l121、l122、l123和l124分别与声波谐振器网络中的各个声波谐振器s111、s112、p111、p112并联连接，从而可以提高每个声波谐振器的有效机电耦合系数。对于特定结构的声波滤波器，其相对带宽与构成滤波器的谐振器的有效机电耦合系数成正比，因此，这种结构能够增大声波滤波器带宽。但是，这种结构中辅助电感数量较多，不利于减小滤波器芯片体积。

图2是本发明一个实施例的射频滤波器200的结构示意图。射频滤波器200包括第一谐振器网络210、第一辅助电感器l221以及第二辅助电感器l222；第一谐振器网络210用于实现射频带通滤波器的通带和阻带功能，其中第一谐振器网络210具有第一节点p、第二节点q以及第三节点n、第四节点k；其中，第一辅助电感器l221的两端分别连接于第一节点p和第二节点q，第二辅助电感器l222的两端分别连接于第三节点n和第四节点k。第一节点和第二节点为输入节点，第三节点和第四节点为输出节点；或者，第一节点和第二节点为输出节点，第三节点和第四节点为输入节点。

其中，第一辅助电感器l221、第二辅助电感器l222可以通过分立元器件、封装基板中的金属走线、或者集成在谐振器网络芯片上实现。

本发明的上述技术方案，通过将两个辅助电感l221、l222分别连接在第一谐振器网络210的输入端和输出端，相比于现有技术减少了一半辅助电感的数目，有利于缩小封装尺寸，进而达到降低产品成本的目的。

继续参考图2所示，大体说来，第一谐振器网络210具有差分-差分格型结构，由两个串联连接的第一谐振器s211、第二谐振器s212和两个并联连接的第三谐振器p211、第四谐振器p212构成，其中第三谐振器p211、第四谐振器p212交叉，但是交叉点处并不电连接。

具体的，第一谐振器网络210可包括：第一谐振器s211、第二谐振器s212、第三谐振器p211、第四谐振器p212。第一谐振器s211的第一端和第三谐振器p211的第一端均连接于第一节点p，第二谐振器s212的第一端和第四谐振器p212的第一端均连接于第二节点q，第一谐振器s211的第二端和第四谐振器p212的第二端均连接于第三节点n，第二谐振器s212的第二端和第三谐振器p211的第二端均连接于第四节点k。其中，第一辅助电感器的两端分别连接至第一节点p和第二节点q，第二辅助电感器的两端分别连接至第三节点n和第四节点k。

此外，图2中所示的两个i/o端口分别连接至声波谐振器网络210的输入端和输出端。即第一谐振器网络210的第一节点p和第二节点q分别连接至射频滤波器的第一i/o端口i/o1，第三节点n和第四节点k分别连接至射频滤波器的第二i/o端口i/o2。应当理解，第一i/o端口i/o1和第二i/o端口i/o2中的任一个都可以作为射频滤波器200的输入端，而另一个则作为射频滤波器200的输出端。

其中，第一谐振器s211、第二谐振器s212、第三谐振器p211、第四谐振器p212均为声波谐振器。通过采用声波谐振器技术，相比于微带线或共面波导技术可以大大减小滤波器体积，能够提高器件的集成度，同时，高性能的声波谐振器能够保证滤波器的优良性能。

可选地，声波谐振器为薄膜体声波谐振器、固态装配体声波谐振器、或表面声波谐振器。

图3是本发明另一个实施例的射频滤波器300的结构示意图。射频滤波器300包括第一谐振器网络310、第一辅助电感器l321以及第二辅助电感器l322，其中第一谐振器网络310的结构与图2示出的第一谐振器网络210的结构相似，此处不再赘述。第一辅助电感器l321以及第二辅助电感器l322分别连接在第一谐振器网络310的输出端和输出端。

在本实施例中，射频滤波器300还包括第二谐振器网络320和第三辅助电感器l323。其中，第二谐振器网络320的第一节点p、第二节点q分别连接于第二辅助电感器l322的两端，第二谐振器网络320的第三节点n、第四节点k分别连接于第三辅助电感器l323的两端。也就是说，两级谐振器网络可串联连接，并且相邻的两级谐振器网络互连端口处的两个辅助电感合并为一个辅助电感。

进一步地，可通过如上所述的连接方式串联连接n级谐振器网络，n大于等于2。其中，相邻连接的两级谐振器网络处的辅助电感可以合并为一个，因此，该射频滤波器300中的辅助电感数目为n+1个。而采用现有滤波器结构(图1所示)级联n级时，辅助电感数目为4n，远大于本发明中所需辅助电感数目。因此，本发明的上述技术方案更有利于减小滤波器设计及调试复杂度，缩小滤波器芯片体积。

如图4所示，是本发明一个实施例的射频滤波器的仿真及测试结果示意图，其中横轴表示频率，纵轴表示插入损耗(insertionloss)。该射频滤波器是由两个谐振器网络串联形成，共包含3个辅助电感。由图4可知，该射频滤波器在3.25ghz的中心频率(fc)，实现了400mhz带宽(bw3db)，相对带宽可达12％以上。

在一些实施例中，射频滤波器的相对带宽在10％至20％之间。

综上所述，本发明通过采用声波谐振器技术实现了射频宽带滤波器，相比于微带线或共面波导技术可以大大减小滤波器体积；并通过减少辅助电感的数目，减少了滤波器设计和调试的复杂度，同时使滤波器芯片封装尺寸进一步缩小，从而达到降低产品成本的目的，便于大规模制造。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。