专利名称：一种窄带滤波器组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无线通讯领域的射频滤波器组，尤其涉及一种小 型化射频体声波窄带滤波器组。
背景技术：
带通滤波器组是一种将输入的信号分成各频率分量分别输出的滤波 器，它在无线通讯领域具有重要作用，其作用就是要把接收到的时间信号
所包含的各种频率成分分开。过去曽经采用数字滤波器和LC滤波器构建 滤波器组，但是，数字滤波器的速度太慢，而LC滤波器调整困难，尤其 要将很多滤波器的频响调整到具有相同带宽不同中心频率的情况是很困 难的，即使一次调整成功，由于LC元件的不稳定性，也难保在使用中不 会发生变化。声表面波滤波器组虽具有速度快的优点，但它的问题在于受 插指电极制作工艺的限制，频率做不高(lGHz以下)；另外需要单独制备 很多个不同中心频率并且带宽相同的窄带滤波器， 一是制作困难，二是体 积无法做小。
发明内容
本发明的目的是基于体声波技术，利用高次谐波体声波谐振器本身所 固有的多模特性，提供一种处理速度快、尺寸小、工作频率高 (500MHz 1 OGHz )以及可以极大细分频带的窄带滤波器组件。
为实现上述发明目的，本发明提供的窄带滤波器组件，包括依次级联 的初级分频滤波器组100、射频开关2上述技术方案中，所述初级分频滤波器组100由初级频带选通设备和N
个基于薄膜体声波谐振器的滤波器构成，其中N至少为2;所述初级频带选 通设备可以采用射频功率分配器110,也可以采用带控制设备的射频开关。
上述技术方案中，所述初级分频滤波器组100中的基于薄膜体声波谐振 器的滤波器可以是梯形结构滤波器，也可以是格形结构滤波器，也可以是梯 形格形混合结构滤波器；所述次级分频滤波器组400中的基于高次谐波体声 波谐振器的滤波器组可以是梯形结构滤波器组，也可以是格形结构滤波器 组，也可以是梯形格形混合结构滤波器组。
上述技术方案中，所述基于薄膜体声波谐振器的滤波器包括串联臂谐振 器和并联臂谐振器，所述串联臂谐振器的串、并联谐振频率分别大于所述并 联臂谐振器的串、并联谐振频率；所述串联臂谐振器的串联谐振频率与所述 并联臂谐振器的并联谐振频率相等，二者相对误差不超过1% ;所述基于高 次谐波体声波谐振器的滤波器组包括串联臂谐振器和并联臂谐振器，所述串 联臂谐振器的各模式的串、并联谐振频率分别大于所述并联臂谐振器的相应 模式的串、并联谐振频率；所述串联臂谐振器的各^t式的串联谐振频率与所 述并联臂谐振器的相应模式的并联谐振频率相等，二者相对误差不超过 0. 01% 。
上述技术方案中，所述的薄膜体声波谐振器可以是薄膜型FBAR器件， 可以是空气隙型FBAR器件，也可以是固态装配型FBAR器件。
上述技术方案中，所述薄膜型FBAR器件依次由基片6、支撑层5、底电 极4、压电薄膜3、绝缘层2和顶电极1组成；所述的基片6可以是掺杂的 硅基片，可以是本征硅基片，也可以是砷化镓基片；所述的支撑层5是在基 片6上淀积的一层低应力氮化硅膜，或在基片6上直接热氧化生成二氧化硅 膜，或在基片6上注入或扩散生成的一层膜，也可以是氮化硅/二氧化硅/氮 化硅复合膜；所述的底电极4和顶电极1可以是单种金属电极，可以是复合 层金属电极；压电薄膜3可以是磁控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化 学微加工方法制作的压电单晶薄膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所 述的绝缘层2可以是用^兹控贼射方法生成的二氧化硅，也可以是LT0或SiNx 。
上述技术方案中，所述高次谐波体声波谐振器依次由基片15、底电极 14、压电薄膜13、绝缘层12和顶电极11组成；所述的基片15釆用经过双 面抛光且平行度较高的低损耗材料，包括熔融石英、蓝宝石或YAG;所述的 底电极14和顶电极11可以是单种金属电极，可以是复合层金属电极；所述的压电薄膜13可以是^ 兹控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化学微加工
方法制作的压电单晶薄膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所述的绝缘 层12可以是用磁控溅射方法生成的二氧化硅，也可以是LTO或SiNx 。
为实现上述发明目的，本发明提供的另一窄带滤波器组件，包括依次 级联的初级分频滤波器组100和次级分频滤波器组400;所述次级分频滤波 器组400由次级频带选通设备和N个基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组 构成，其中N至少为2;所述次级频带选通设备采用射频功率分配器410, 所述窄带滤波器组件还包括分别与初级分频滤波器组100和次级分频滤波 器组400连接的判决电路600,用于判断最终输出信号是否通过所需的初级 分频滤波器的滤波处理，当判断为否时，则舍弃该输出信号。
上述技术方案中，所述初级分频滤波器组100由初级频带选通i殳备和N 个基于薄膜体声波谐振器的滤波器构成，其中N至少为2;所述初级频带选 通设备采用射频功率分配器110。
上述技术方案中，所述初级分频滤波器组100中的基于薄膜体声波谐振 器的滤波器可以是梯形结构滤波器，也可以是格形结构滤波器，也可以是梯 形格形混合结构滤波器；所述次级分频滤波器组400中的基于高次谐波体声 波谐振器的滤波器组可以是梯形结构滤波器组，也可以是格形结构滤波器 组，也可以是梯形格形混合结构滤波器组。
上述技术方案中，所述基于薄膜体声波谐振器的滤波器包括串联臂谐振 器和并联臂谐振器，所述串联臂谐振器的串、并联谐振频率分别大于所述并 联臂谐振器的串、并联谐振频率；所述串联臂谐振器的串联谐振频率与所述 并联臂谐振器的并联谐振频率相等，二者相对误差不超过1% ;所述基于高 次谐波体声波谐振器的滤波器组包括串联臂谐振器和并联臂谐振器，所述串 联臂谐振器的各模式的串、并联谐振频率分别大于所述并联臂谐振器的相应 模式的串、并联谐振频率；所述串联臂谐振器的各模式的串联谐振频率与所 述并联臂谐振器的相应模式的并联谐振频率相等，二者相对误差不超过 0. 01% 。
上述技术方案中，所述的薄膜体声波谐振器可以是薄膜型FBAR器件， 可以是空气隙型FBAR器件，也可以是固态装配型FBAR器件。
上述技术方案中，所述薄膜型FBAR器件依次由基片6、支撑层5、底电 极4、压电薄膜3、绝缘层2和顶电极1组成；所述的基片6可以是掺杂的 硅基片，可以是本征硅基片，也可以是砷化镓基片；所述的支撑层5是在基片6上淀积的一层低应力氮化硅膜，或在基片6上直接热氧化生成二氧化硅 膜，或在基片6上注入或扩散生成的一层膜，也可以是氮化硅/二氧化硅/氮 化硅复合膜；所述的底电极4和顶电极1可以是单种金属电极，可以是复合 层金属电极；压电薄膜3可以是磁控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化 学微加工方法制作的压电单晶薄膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所 述的绝缘层2可以是用磁控溅射方法生成的二氧化硅，也可以是LT0或S iNx 。 上述技术方案中，所述高次谐波体声波谐振器依次由基片15、底电极 14、压电薄膜13、绝缘层12和顶电极11组成；所述的基片15采用经过双 面抛光且平行度较高的低损耗材料，包括熔融石英、蓝宝石或YAG;所述的 底电极14和顶电极11可以是单种金属电极，可以是复合层金属电极；所述 的压电薄膜13可以是^f兹控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化学微加工 方法制作的压电单晶薄膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所述的绝缘 层12可以是用磁控溅射方法生成的二氧化硅，也可以是LT0或SiNx 。
与现有的滤波器组相比，本发明具有如下技术效果 (1 )和声表面波滤波器组一样，由于直接处理的是模拟信号，因此 处理速度很快；
(2) 由于采用厚度方向的纵声波，相对于声表面波滤波器组而言， 可以极大地缩小横向尺寸，从而减小器件尺寸，器件整体体积可做到1立 方厘米以内；
(3) 工作频率可以4艮高，可以在500MHz-10GHz范围内工作；
(4) 由于器件固有的多模特性，可以大大减少器件的数量，从而极 大地减小器件尺寸；
(5) 由于单个信道滤波器的带宽可调节到200KHz左右，可以极大地 细化频带。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中 图1是微型化射频体声波窄带滤波器组的原理性框图； 图2是初级分频滤波器组的原理性框图； 图3是次级分频滤波器组的原理性框图4a、图4b和图4c是基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的三种滤波器结构图5是薄膜体声波谐振器(FBAR)的三种结构图； 图6是薄膜型FBAR器件的结构图7是构成滤波器的两种FBAR器件的频率特性和约束关系； 图8是基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的滤波器的传输特性； 图9是初级分频滤波器组的传输特性；
图10a、图10b和图10c是基于高次谐波体声波谐振器(HBAR)的
三种滤波器结构图； 图11是高次谐波体声波谐振器的结构图12是基于高次谐波体声波谐振器(HBAR)的滤波器的传输特性；
图13是次级分频滤波器组的传输特性；
图14是微型化射频体声波窄带滤波器组的整体传输特性；
图15是本发明实施例2的窄带滤波器组的原理性框图。
具体实施方式
实施例1
本实施例将详迷本专利的微型化射频体声波窄带滤波器组的各个细节。 本发明是一种基于体声波多模谐振器的窄带滤波器组件，参考图1,本实施 例包括用于进行频道粗分的初级分频滤波器组100、用于进行选通的射频开 关200、用于控制射频开关选通的控制设备300和用于进行频道细分的次级 分频滤波器组400。
所述的初级分频滤波器组100由射频功率分配器110 (该射频功率分配 器也可用带控制设备的射频开关替代)和基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的 滤波器120、 130和140构成(参考图2)，其中滤波器的数量可根据实际需 要增加或减少，并不局限于3个。薄膜体声波谐振器的工作原理与石英晶体 谐振器类似，主要基于厚度方向的纵振动，只是由于采用了 MEMS技术，谐 振器的振动膜可以做得很薄(0. 2 ~ 5 p m )，因此薄膜体声波谐振器的频率可 以做得很高， 一般可在0.5-10GHz的范围内。而对于声表面波器件而言， 由于工艺和功率容量等因素的限制，制备频率高于lGHz的器件就很困难。 如果信号频率不高(〈lGHz)的话，也可采用声表面波滤波器构成120、 130 和140;所述射频开关200为一般市场中所卖射频开关；所述射频开关控制 设备300可以是电路或者计算机，用来控制射频开关200进行选通；所述次 级分频滤波器组400由射频功率分配器410 (该射频功率分配器也可用带控
9制设备的射频开关替代)和基于高次谐波体声波谐振器(HBAR)的滤波器组 420、 430和440构成(参考图3),其中滤波器的数量可根据实际需要增加 或减少，并不局限于3个；所述射频功率分配器IIO和410均为一般市场中 所卖射频功率分配器。
所述的基于薄膜体声波谐振器(FBAR)的滤波器120、 130和140可以 是梯形结构滤波器(参考图4a),也可以是格形结构滤波器(参考图4b), 也可以是梯形格形混合结构滤波器(参考图4c)。
以滤波器120为例，位于滤波器120串联臂的薄膜体声波谐振器(FBAR) 121具有两个谐振频率，它们分别是串联谐振频率^和并联谐振频率/^位 于并联臂的薄膜体声波谐振器(FBAR) 122也具有两个谐振频率，它们分别 是串联谐振频率乂2和并联谐振频率《2;其中乂7和力2的关系为
《「/晶=7%~70%
所述的薄膜体声波谐振器(FBAR ) 121和122可以是薄膜型FBAR器件， 可以是空气隙型FBAR器件，也可以是固态装配型FBAR器件(参考图5)。以 薄膜型FBAR器件为例，它由基片6、支撑层5、底电极4、压电薄膜3、绝 缘层2和顶电极1组成，参考图6。
所述的基片6是半导体工艺中常用的基片，可以是掺杂的硅基片，可以 是本征硅基片，也可以是其它的基片(如砷化镓基片等)。
所述的支撑层5通常是在基片6上淀积的一层膜(如低应力氮化硅膜)， 或在基片6上直接氧化的一层膜(如热氧化生成二氧化硅)，或在基片6上 注入或扩散生成的一层膜(如浓硼扩散形成的膜)等，也可以是由几种材料 构成的复合膜(如氮化硅/二氧化硅/氮化硅复合膜)。所述的支撑层5的作 用之一是增加谐振器的机械强度，使其不易碎裂，所述的支撑层5的另一个 作用是在对基片6进行体刻蚀时，起到腐蚀自停止层的作用。
所述的底电极4可以是一种金属电极(如铝、金等)，可以是铝/钛(A1 /Ti ) 复合层金属电极，可以是金铬复合层(Au/Cr)电极，也可以是铂钛复合层 (Pt/Ti)电极等。当所述的支撑层5是较好的导电层时(如浓硼扩散形成 的膜)，所述的底电极4可以没有，导线直接从所述的支撑层5引出。
所述的压电薄膜3可以是;兹控賊射方法(可以是直流f兹控賊射，也可以 是射频磁控溅射)生成的压电薄膜(如ZnO、 A1N薄膜等)，也可以是化学微 加工方法(CMP)制作的压电单晶薄膜(如LiNbO" LiTa03薄膜等)，也可以 是用溶胶法(Sol-gel)制作的压电薄膜(如用Sol-gel方法制备的PZT薄
10膜等)。
所述的绝缘层2可以是用^F兹控溅射方法生成的二氧化硅(SiOJ,也可以 是用别的方法制作的绝缘层(如LTO或SiNx)等，如果压电薄膜3很致密(没 有针孔)，所述的绝缘层2也可以没有。所述的绝缘层2的作用主要是避免 所述的压电薄膜3上的小缺陷或针孔引起的直流短路或击穿。当采用二氧化 硅作为绝缘层2时，它起的另一个作用是减小薄膜体声波谐振器(FBAR)的 谐振频率随温度的变化率，使器件的频率特性更稳定。
所述的顶电极1通常是一种金属电极(如铝、金等),可以是铝/钛(A1 /T i ) 复合层金属电极，可以是金铬复合层(Au/Cr )电极，也可以是铂钛复合层 (Pt/Ti )电极等。
所述的薄膜体声波谐振器(FBAR) 121和122的谐振频率主要由压电薄 膜3决定，顶电极l、绝缘层2、底电极4和支撑层5对其也有影响。所述 的薄膜体声波谐振器(FBAR) 121和122的区别在于122的谐振频率比121 要低，如果121的串联谐振频率和并联谐振频率分别为尸w和/;;， 122的串
联谐振频率和并联谐振频率分别为&和&，则有/;,=/;,1」/, 4/
乂尸0 /%,可参考图7。滤波器120的传输特性如图8所示，其中心频率/。
=卩/>/;;)/2，其带宽& = /;广/;,。所述的使薄膜体声波谐振器(fbar) 122
的谐振频率比121低并满足前述关系的办法在于调整压电薄膜3、顶电极1、 绝缘层2、底电极4和支撑层5的材料和厚度， 一般情况下以调整顶电极l 的材料和厚度为宜。
所述的滤波器130和140具有与滤波器120类似的结构和特性，不再赘 述。所述的滤波器120、 130和140的区别在于中心频率不同，通过调整滤 波器120、 130和140的压电薄膜3、顶电极l、绝缘层2、底电极4和支撑 层5的材料和厚度，使滤波器120、 130和140具有近似相同的带宽并均匀 覆盖所需处理的整个频段。所述的满足要求的初级频分滤波器组100的传输 特性如图9所示。
所述的基于高次谐波体声波谐振器(HBAR)的滤波器组420、 430和440 可以是梯形结构滤波器组(参考图10a)，也可以是格形结构滤波器组(参考 图10b),也可以是梯形格形混合结构滤波器组(参考图10c)。
以滤波器组420为例，位于滤波器组420串联臂的高次谐波体声波谐振 器(HBAR) 421在第n个模式处具有两个谐振频率，它们分别是串联谐振频 率乂^和并联谐振频率《W;位于并联臂的高次谐波体声波谐振器(HBAR)
ii422在第n个模式处也具有两个谐振频率，它们分别是串联谐振频率乂2^和
并联谐振频率/p单;；其中/,;和乂刷的关系为
所述的高次谐波体声波谐振器(HBAR)421和422由基片15、底电极14、 压电薄膜13、绝缘层12和顶电极11组成，参考图11。
所述的基片15是经过双面抛光且平行度较高的低损耗材料，如熔融石 英、蓝宝石或YAG等，基片15的厚度为50|im~ 3cm。
所述的底电极14可以是一种金属电极(如铝、金等)，可以是铝/钛 (Al/Ti)复合层金属电极，可以是金铬复合层(Au/Cr)电极，也可以是铂 钛复合层(Pt/Ti)电极等。
所述的压电薄膜13可以是磁控溅射方法(可以是直流磁控溅射，也可 以是射频磁控溅射)生成的压电薄膜(如ZnO、 A1N薄膜等)，也可以是化学 微加工方法(CMP)制作的压电单晶薄膜(如LiNbO" LiTa03薄膜等)，也可 以是用溶胶法(Sol-gel)制作的压电薄膜(如用Sol-gel方法制备的PZT 薄膜等)。
所述的绝缘层12可以是用磁控溅射方法生成的二氧化硅(Si02),也可 以是用别的方法制作的绝缘层(如LTO或SiNx)等，如果压电薄膜13很致 密(没有针孔)，所述的绝缘层12也可以没有。所述的绝缘层12的作用主 要是避免所述的压电薄膜13上的小缺陷或针孔引起的直流短路或击穿。当 采用二氧化硅作为绝缘层12时，它起的另一个作用是减小高次谐波体声波 谐振器(HBAR)的谐振频率随温度的变化率，使器件的频率特性更稳定。
所述的顶电极11通常是一种金属电极(如铝、金等)，可以是铝/钛 (Al/Ti)复合层金属电极，可以是金铬复合层(Au/Cr)电极，也可以是铂 钛复合层(Pt/Ti)电极等。
所述的高次谐波体声波谐振器(HBAR)具有多个模式的特性，且工作在
高次谐波模式下。其第n个模式的谐振频率/;由下式决定
二(" + l)c 人 。
其中c为低损耗基片15厚度方向的纵波声速，a为低损耗衬底15的厚度，n 为正整数代表第n个模式，其典型的数量级为百。所述的高次谐波体声波谐 振器(HBAR) 421和422的中心工作频率主要由压电薄膜13决定，顶电极 11、绝缘层12、底电极14对其也有影响。
12所述的高次谐波体声波谐振器(HBAR) 421和422的区别在于422的谐 振频率比421要低，如果421在第n个模式处的串联谐振频率和并联谐振频 率分别为A/w和422在第n个模式处的串联谐振频率和并联谐振频率
分别为/Ww和/;^，则有=/w,;i」/;」///;〃 尸^^. wi滤波器组420
的传输特性如图12所示，其第n个滤波器中心频率= C^/WJ々，其 第n个滤波器带宽/W。； 第n+l个滤波器中心频率/V^与第n
个滤波器中心频率/,差为Zl/==c/&。所述的滤波器组420的每 个滤波器带宽可调整为200KHz,为窄带滤波器，所述的滤波器组420为窄带 滤波器组。所述的使高次谐波体声波谐振器(HBAR) 422的谐振频率比421 低并满足前述关系的办法在于调整压电薄膜13、顶电极ll、绝缘层12和底 电极14的材料和厚度， 一般情况下以调整顶电极11的材料和厚度为宜。
所述的滤波器组430和440具有与滤波器组420类似的结构和特性，不 再赘述。所述的滤波器组420、 430和440的区别在于中心频率不同，通过 调整滤波器组420、 430和440的压电薄膜13、顶电极ll、绝缘层12和底 电极14的材料和厚度，使滤波器组420、 430和440具有近似相同的带宽并 均匀覆盖所需处理的整个频段。所述的满足要求的次级分频滤波器组400的 传输特性如图13所示。
所述的微型化射频体声波窄带滤波器组的整体传输特性如图14所示。
下面结合图1和图14说明实施方式1具体实施的结果，当信号从初级 分频滤波器组100左端输入时，通过射频功率分配器11G将信号分配给120、 130和140三个滤波器进^f于初级分频滤波，通过300控制的射频开关200对 三组信号进行选通，选通的信号通过次级分频滤波器组400左端输入，通过 射频功率分配器410将信号分配给420、 43G和440四个滤波器组进行次级 滤波后输出。这样就达到了对关心频段信号进行分离的目的。
采用本实例所述器件的优点在于
一是工作频率高，这是由薄膜体声波谐振器和高次谐波体声波谐振器的 厚度纵振动工作特点决定的，可工作在0. 5 ~ lOGHz的频率范围内；
二是体积小，本实例中的所有滤波组件均可采用MEMS的方法在同一基 片上制备形成所需的器件阵列，因此体积可以做得很小；另外，高次谐波体 声波谐振器本身所固有的多模特性更进一步减少了所需的器件数目，从而进 一步缩小了体积，核心尺寸可以做到l立方厘米以内。
三是由于高次谐波体声波谐振器的窄带特性，可以用来极大的细化频
13带。
实施例2
本实施例与实施例1原理基本相同，不再赘述。其主要区别如下当被 检测信号输入时，先经功率分配器110分别将信号分配到宽带滤波器120、 130和140中；以经过120的信号为例，该信号通过120滤波后经过次级分 频滤波器组400,再进入判决电路600;判决电路600主要用来判决通过400 后的信号是否经过了滤波器120的滤波，如果是，则最后通过的输出信号应 在120通带的频段范围内，再根据400在此频段内的特性即可输出相应的频 率分量；如果不是，则不作输出。经过130和140两路的信号与此相同，不 再赘述。具体过程可参考图15。
本实施例与实施例1的区别在于采用了判决电路600而去掉了实施例1 中的射频开关200和控制设备300。实施例1在工作过程中控制设备300需 要控制射频开关200不停地进行扫描，这样做会影响速度。本实施例会比实 施例1处理的速度快。
权利要求
1. 一种窄带滤波器组件，包括依次级联的初级分频滤波器组(100)、射频开关(200)和次级分频滤波器组(400)；还包括用于控制所述射频开关(200)进行频带选通的控制设备(300)；所述次级分频滤波器组(400)由次级频带选通设备和N个基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组构成，其中N至少为2；所述次级频带选通设备可以采用射频功率分配器(410)，也可以采用带控制设备的射频开关。
2. 根据权利要求1所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述初级分 频滤波器组(IOO)由初级频带选通设备和N个基于薄膜体声波谐振器的滤波 器构成，其中N至少为2;所述初级频带选通设备可以采用射频功率分配器 (110),也可以采用带控制设备的射频开关。
3. 根据权利要求2所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述初级分 频滤波器组(100)中的基于薄膜体声波谐振器的滤波器可以是梯形结构滤波 器，也可以是格形结构滤波器，也可以是梯形格形混合结构滤波器；所述次 级分频滤波器组(400)中的基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组可以是梯 形结构滤波器组，也可以是格形结构滤波器组，也可以是梯形格形混合结构 滤波器组。
4. 根据权利要求3所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述基于薄 膜体声波谐振器的滤波器包括串联臂谐振器和并联臂谐振器，所述串联臂谐 振器的串、并联谐振频率分别大于所述并联臂谐振器的串、并联谐振频率； 所述串联臂谐振器的串联谐振频率与所述并联臂谐振器的并联谐振频率相 等，二者相对误差不超过1% ;所述基于高次谐波体声波谐振器的滤波器組 包括串联臂谐振器和并联臂谐振器，所述串联臂谐振器的各模式的串、并联 谐振频率分别大于所述并联臂谐振器的相应才莫式的串、并联谐振频率；所述 串联臂谐振器的各模式的串联谐振频率与所述并联臂谐振器的相应模式的 并联谐振频率相等，二者相对误差不超过Q. 01% 。
5. 根据权利要求2所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述的薄膜 体声波谐振器可以是薄膜型FBAR器件，可以是空气隙型FBAR器件，也可以 是固态装配型FBAR器件。
6. 根据权利要求5所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述薄膜型FBAR器件依次由基片(6)、支撑层(5)、底电极(4)、压电薄膜(3)、绝缘层(2) 和顶电极(l)组成；所述的基片(6)可以是掺杂的硅基片，可以是本征硅基 片，也可以是砷化镓基片；所述的支撑层(5)是在基片(6)上淀积的一层低应 力氮化硅膜，或在基片(6)上直接热氧化生成二氧化硅膜，或在基片(6)上注 入或扩散生成的一层膜，也可以是氮化硅/二氧化硅/氮化硅复合膜；所述的 底电极(4)和顶电极(1)可以是单种金属电极，可以是复合层金属电极；压电 薄膜(3)可以是磁控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化学微加工方法制 作的压电单晶薄膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所述的绝缘层(2) 可以是用磁控溅射方法生成的二氧化硅，也可以是LTO或SiNx 。
7. 根据权利要求1所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述高次谐 波体声波谐振器依次由基片(15)、底电极(14)、压电薄膜(13)、绝缘层(12) 和顶电极(ll)组成；所述的基片(15)采用经过双面抛光且平行度较高的低 损耗材料，包括熔融石英、蓝宝石或YAG;所述的底电极(14)和顶电极(11) 可以是单种金属电极，可以是复合层金属电极；所述的压电薄膜(13)可以是 磁控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化学微加工方法制作的压电单晶薄 膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所述的绝缘层(12)可以是用磁控濺 射方法生成的二氧化爿f圭，也可以是LT0或SiNx 。
8. —种窄带滤波器组件，包括依次级联的初级分频滤波器组(100)和 次级分频滤波器组(400);所述次级分频滤波器组(400)由次级频带选通设备 和N个基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组构成，其中N至少为2;所述 次级频带选通设备采用射频功率分配器(410)，所述窄带滤波器组件还包括 分别与初级分频滤波器组(100)和次级分频滤波器组(400)连接的判决电路 (600),用于判断最终输出信号是否通过所需的初级分频滤波器的滤波处理， 当判断为否时，则舍弃该输出信号。
9. 根据权利要求8所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述初级分 频滤波器组(100)由初级频带选通设备和N个基于薄膜体声波谐振器的滤波 器构成，其中N至少为2;所述初级频带选通设备采用射频功率分配器(110)。
10. 根据权利要求9所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述初级 分频滤波器组(100)中的基于薄膜体声波谐振器的滤波器可以是梯形结构滤 波器，也可以是格形结构滤波器，也可以是梯形格形混合结构滤波器；所述 次级分频滤波器组(400)中的基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组可以是 梯形结构滤波器组，也可以是格形结构滤波器组，也可以是梯形格形混合结构滤波器组。
11. 根据权利要求IO所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述基于 薄膜体声波谐振器的滤波器包括串联臂谐振器和并联臂谐振器，所述串联臂谐振器的串、并联谐振频率分别大于所述并联臂谐振器的串、并联谐振频率；所述串联臂谐振器的串联谐振频率与所述并联臂谐振器的并联谐振频率相等，二者相对误差不超过1% ;所述基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组 包括串联臂谐振器和并联臂谐振器，所述串联臂谐振器的各模式的串、并联 谐振频率分別大于所述并联臂谐振器的相应模式的串、并联谐振频率；所述 串联臂谐振器的各模式的串联谐振频率与所述并联臂谐振器的相应模式的 并联谐振频率相等，二者相对误差不超过Q. 01% 。
12. 根据权利要求9所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述的薄 膜体声波谐振器可以是薄膜型FBAR器件，可以是空气隙型FBAR器件，也可 以是固态装配型FBAR器件。
13. 根据权利要求12所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述薄 膜型FBAR器件依次由基片(6)、支撑层(5)、底电极(4)、压电薄膜(3)、绝 缘层(2)和顶电极(1)组成；所述的基片(6)可以是掺杂的硅基片，可以是本 征硅基片，也可以是砷化镓基片；所述的支撑层(5)是在基片(6)上淀积的一 层低应力氮化硅膜，或在基片(6)上直接热氧化生成二氧化硅膜，或在基片 (6)上注入或扩散生成的一层膜，也可以是氮化硅/二氧化硅/氮化硅复合膜； 所述的底电极(4)和顶电极(1)可以是单种金属电极，可以是复合层金属电 极；压电薄膜(3)可以是磁控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化学微加 工方法制作的压电单晶薄膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所述的绝 缘层(2)可以是用磁控賊射方法生成的二氧化硅，也可以是LT0或SiNx 。
14. 根据权利要求8所述的窄带滤波器组件，其特征在于，所述高次 谐波体声波谐振器依次由基片(15)、底电极(14)、压电薄膜(13)、绝缘层(12) 和顶电极(ll)组成；所述的基片(15)采用经过双面抛光且平行度较高的低 损耗材料，包括熔融石英、蓝宝石或YAG;所述的底电极(14)和顶电极(11) 可以是单种金属电极，可以是复合层金属电极；所述的压电薄膜(13)可以是 磁控溅射方法生成的压电薄膜，也可以是化学微加工方法制作的压电单晶薄 膜，也可以是用溶胶法制作的压电薄膜；所述的绝缘层(12)可以是用磁控践 射方法生成的二氧化硅，也可以是LT0或SiNx 。
全文摘要
本发明提供一种窄带滤波器组件，包括依次级联的初级分频滤波器组、射频开关和次级分频滤波器组；还包括用于控制所述射频开关进行频带选通的控制设备；所述次级分频滤波器组由次级频带选通设备和N个基于高次谐波体声波谐振器的滤波器组构成，其中N至少为2；所述次级频带选通设备可以采用射频功率分配器，也可以采用带控制设备的射频开关。本发明具有如下技术效果处理速度很快；可以极大地缩小横向尺寸，从而减小器件尺寸，器件整体体积可做到1立方厘米以内；工作频率可以很高，可以在500MHz～10GHz范围内工作；可以大大减少器件的数量，从而极大地减小器件尺寸；可以极大地细化频带。
文档编号H03H9/54GK101471640SQ20071030437
公开日2009年7月1日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者乔东海, 亮 汤 申请人:中国科学院声学研究所