滤波器件的制作方法与工艺

本发明涉及一种（超）宽带滤波器件，其中多个频率滤波器在滤波器件的壳体中彼此接线。

背景技术：
滤波特性通过将电信号转换成声信号来实现的滤波器件基本上构造为表面波（SAW）滤波器或者体积波（BAW）滤波器。在表面波滤波器情况下，在载体衬底上布置在上面施加电压的金属结构。该金属结构充当输入转换器。由于载体衬底和输入转换器的金属结构之间的耦合，在将电压施加到金属结构上时沿着载体衬底的表面产生声波。该声波在布置在载体衬底的表面上并且充当输出转换器的另一金属结构处再次被转换成电信号。用声波工作的滤波器的最大带宽基本上通过载体衬底的耦合特性来确定。在由钽酸锂、例如LiTaO3构成的载体衬底情况下，滤波器的相对于滤波器中频的相对带宽被限制到约4%。利用具有由铌酸锂构成的衬底的声学滤波器虽然可以实现较大的带宽，但是这种滤波器的边沿具有较小的边沿陡度，其中所述铌酸锂具有比钽酸锂大的耦合因子。

技术实现要素：
期望的是说明一种滤波器件，该滤波器件具有大的带宽以及附加地也具有高的边沿陡度。根据一个实施方式，滤波器件包括用于施加信号的输入接线端子、用于输出信号的输出接线端子、具有不对称的输入和输出侧的第一滤波器、以及具有不对称的输入和输出侧的第二滤波器。还包括壳体，所述第一滤波器和第二滤波器在该壳体内被布置在相同载体衬底上，第一和第二滤波器分别连接在输入接线端子和输出接线端子之间的信号路径中，其中两个信号路径并联在所述输入接线端子和所述输出接线端子之间。第一滤波器在频谱中具有第一通带范围并且第二滤波器在频谱中具有第二通带范围，其中第一通带范围和第二通带范围彼此至少局部重叠，使得第一滤波器的右边沿与第二滤波器在如下范围中重叠：在该范围中第二滤波器的左边沿降落少于10dB，而且第二滤波器的左边沿与第一滤波器在如下范围中重叠：在该范围中第一滤波器的右边沿降落少于10dB，并且所述第一滤波器的左边沿比其右边沿更陡，而所述第二滤波器的右边沿比其左边沿更陡。被构造为匹配电路的第一同向双工网络连接在第一滤波器的输入侧和第二滤波器的输入侧之间。被构造为匹配电路的第二同向双工网络连接在第一滤波器的输出侧和第二滤波器的输出侧之间。滤波器件具有比相应的单个的第一和第二滤波器明显更大的带宽。根据单个滤波器的带提供的特性，尤其是根据单个滤波器的带宽和边沿陡度，通过接线定义了具有低插入损耗（Einfügedämpfung）、例如最高3dB的插入损耗并且具有连续通带范围的（超）宽带的和/或边沿特别陡的滤波器。在通带范围中，滤波器件例如具有小于2dB的波动（波纹）。根据本发明滤波器件的改进，第一和第二滤波器中的至少一个具有至少一个另外的输出侧，第三同向双工网络连接在所述滤波器中的一个的另外的输出侧和滤波器中的另一个的输出侧之间。第一和第二滤波器中的至少一个具有至少一个另外的输入侧，第四同向双工网络连接在滤波器中的一个的另外的输入侧和滤波器中的另一个的输入侧之间。第一和第二滤波器在输出侧构造为对称的并且分别具有另外的输出侧，第三同向双工网络连接在第一滤波器的另外的输出侧和第二滤波器的另外的输出侧之间。第一和第二滤波器在输入侧构造为对称的并且分别具有另外的输入侧，第四同向双工网络连接在第一滤波器的另外的输入侧和第二滤波器的另外的输入侧之间。同向双工网络构造为，使得第一滤波器构造为在第二通带范围中的频率处比在第二滤波器的阻带范围中的频率处更加高欧姆，并且第二滤波器构造为在第一通带范围中的频率处比在第二滤波器的阻带范围中的频率处更加高欧姆。同向双工网络构造为，使得在第一通带范围中的频率处，具有第二滤波器与第二滤波器的输入侧和输出侧处的相应同向双工网络的信号路径具有高欧姆的阻抗，并且在第二通带范围中的频率处，具有第一滤波器与第一滤波器的输入侧和输出侧处的相应同向双工网络的信号路径具有高欧姆的阻抗。同向双工网络中的至少一个被构造为引起滤波器件的输入接线端子和第一滤波器的输入侧之间的信号的相位改变。同向双工网络中的至少一个被构造为引起滤波器件的输出接线端子和第二滤波器的输出侧之间的信号的相位改变。同向双工网络分别包括无源元件。所述无源元件是线圈、电容器和/或线路的π形接线或T形接线。同向双工网络的元件至少部分地集成在第一滤波器和/或第二滤波器中。第一和第二滤波器分别具有金属结构，所述金属结构布置在衬底上，同向双工网络的元件至少部分地集成在衬底中。同向双工网络的元件至少部分地集成到滤波器件的壳体中。所述壳体是低温煅烧壳体。第一和第二滤波器构造为，使得第一通带范围处于比第二通带范围低的频率范围中。第一滤波器构造为使得第一通带范围具有比第一通带范围的右边沿更陡的左边沿，第二滤波器构造为使得第二通带范围具有比第二通带范围的左边沿更陡的右边沿。第一滤波器和第二滤波器分别构造为声学滤波器。所述声学滤波器是表面波滤波器、临界波滤波器或者体积波滤波器。所述滤波器件具有第三通带范围，该第三通带范围延伸通过第一通带范围和第二通带范围，其中滤波器件在第三通带范围中的插入损耗以小于5dB波动。第三通带范围具有大于4%的相对带宽。滤波器件在第三通带范围中在输入接线端子或输出接线端子处具有在标称阻抗的绝对值方面的小变化。第一和第二滤波器分别具有带阻的频率特性。第一滤波器可以是可调谐滤波器。附图说明下面根据示出本发明实施例的附图进一步阐述本发明。其中：图1示出具有两个集成在滤波器件的壳体中的滤波器的滤波器件的实施方式，图2示出滤波器件的滤波器的实施方式，图3A示出滤波器件的单个滤波器的传输函数，图3B示出波率器件的结果得到的传输函数，图4示出滤波器件的单个滤波器的内部接线的实施方式，图5示出滤波器件的单个滤波器的内部接线的另一实施方式，图6A示出滤波器件的单个滤波器的内部接线的另一实施方式，图6B示出滤波器件的单个滤波器的内部接线的另一实施方式，图7A示出滤波器件的单个滤波器的内部接线的另一实施方式，图7B示出滤波器件的单个滤波器的内部接线的另一实施方式，图8A示出滤波器件的同向双工网络的实施方式，图8B示出滤波器件的同向双工网络的另一实施方式，图8C示出滤波器件的同向双工网络的另一实施方式，图8D示出滤波器件的同向双工网络的另一实施方式，图8E示出滤波器件的同向双工网络的另一实施方式，图9A示出滤波器件的同向双工网络和滤波器的实施方式，图9B示出滤波器件的同向双工网络和滤波器的另一实施方式，图10示出滤波器件的同向双工网络和滤波器的另一实施方式。具体实施方式图1示出具有用于施加信号的输入接线端子E100和用于输出信号的输出接线端子A100的滤波器件100的实施方式。该滤波器件具有壳体70，在该壳体中布置两个单个滤波器10和20。所述单个滤波器分别构造为使得它们具有滤波器函数作为传输函数。滤波器函数例如可以对应于具有阻带范围和通带范围的带通滤波器的传输函数。与阻带范围相比，在带通范围中滤波器具有明显更低的插入损耗。在通带范围和阻带范围之间的过渡范围中，滤波器分别具有左边沿和右边沿。图2示出单个滤波器10和20的可能实施方式。在图2的实施例中，滤波器例如可以实施为DMS（Dual-Mode-SurfaceAcousticWave，双模表面声波）表面波滤波器。在图2中所示实施方式的示例的情况下，滤波器10具有用于施加信号的输入接线端子E10。DMS轨迹（DMS-Spur）具有转换器结构1、2和3。输入接线端子E10与转换器结构1和转换器结构3连接。转换器1和3构造为DMS轨迹的输入转换器并且此外连接到用于施加参考电势M的接线端子处。输出转换器2连接在两个输入转换器1和3之间。该输出转换器具有用于输出信号的输出接线端子A10。输出转换器的另一接线端子与用于施加参考电势的接线端子连接。该参考电势例如可以是地电势。转换器结构1、2和3布置在反射器4和5之间。转换器可以在表面波滤波器情况下例如具有梳状的金属结构，该结构布置在载体衬底6上。该载体衬底例如可以包含由铌酸锂、钽酸锂或石英构成的材料。图1中所示的单个滤波器10和20可以在一个简单的实施例中分别具有图2中所示的结构。单个滤波器也可以包含明显更复杂的滤波器结构。单个滤波器10和20分别具有特征性的滤波器传输函数。图3A示出滤波器10和20的各自的传输函数，其中插入损耗IL关于频率F被绘制。滤波器10例如具有大致1960MHz的中频。滤波器20设置在滤波器10之上并且具有大约2040MHz的中频。滤波器10例如可以具有带有陡峭右边沿的发送滤波器的特性，并且滤波器20例如可以具有带有陡峭左边沿的接收滤波器的特性。滤波器件100的单个滤波器10和20被构造为，使得滤波器的各自的通带范围彼此重叠。在图3A中所示的实施方式情况下，滤波器10的右边沿与滤波器20的左边沿彼此重叠。两条滤波器曲线相互被移动为，使得当滤波器20的插入损耗降落到小于10dB时滤波器10的右边沿与滤波器20的左边沿重叠。相反地，滤波器20的左边沿与滤波器10在如下范围中重叠，在所述范围中滤波器10的右边沿相对于滤波器10的通带范围、尤其是相对于滤波器10的通带范围中的最小插入损耗降落少于10dB。滤波器10优选具有比该滤波器的右边沿更陡的左边沿。滤波器20优选具有比其左边沿更陡的右边沿。图3B示出滤波器件100在输入接线端子E100和输出接线端子A100之间的结果得到的滤波器传输函数。示出了控制参数S21形式的滤波器传输函数，该控制参数可在输入接线端子E100和输出接线端子A100之间例如借助于网络分析器来测量。结果得到的滤波器传输函数相对于现在大致2000MHz的中频具有大约8%的相对带宽。滤波器件可以关于输入端和输出端处的阻抗以及关于两个滤波器10和20的相位在输入端和输出端处被优化。以图3B为例明显的是，与相同载体衬底上的单个滤波器相比，通过将两个单个滤波器接线可以实现具有比两个单个滤波器分别所具有的带宽明显更大带宽的滤波器件。同时，如边沿陡度和特定温度特性的重要滤波特性保持不变。在这种滤波器设计情况下，当单个滤波器10和20的滤波器结构被施加在具有高耦合的载体衬底上、例如由铌酸锂构成的载体衬底上时，实现最大的带宽。图4示出滤波器件的内部接线的实施方式。该滤波器件具有滤波器10和滤波器20。滤波器10和20构造为，使得它们的传输函数分别展示出带通滤波器的特征性变化曲线。滤波器的传输函数、尤其是控制参数S21的函数具有通带范围和阻带范围，其中通带范围中的插入损耗小于阻带范围中的插入损耗。在通带范围和阻带范围之间的过渡范围中，两个滤波器分别具有边沿。滤波器10的传输函数和滤波器20的传输函数例如可以对应于图3A中所示的滤波器传输函数。滤波器10连接在滤波器件的输入接线端子E100和输出接线端子A100之间的信号路径SP1中。滤波器20连接在滤波器件的输入接线端子E100和输出接线端子A100之间的信号路径SP2中。两个信号路径SP1和SP2因此在滤波器件的输入接线端子和输出接线端子之间并联。滤波器10具有用于施加信号的输入侧E10和用于输出信号的输出侧A10。同样地，滤波器20具有用于施加信号的输入侧E20和用于输出信号的输出侧A20。用于施加信号的输入侧E10经由匹配电路30与滤波器件的输入接线端子E100连接。用于从滤波器10输出信号的输出侧A10经由另一匹配电路40与滤波器件的输出接线端子A100连接。用于将信号施加到滤波器20的输入侧E20直接与滤波器件的输入接线端子E100连接。滤波器20的用于输出信号的输出侧A20直接与滤波器件的输出接线端子A100连接。匹配电路30和40例如可以分别构造为同向双工网络。同向双工网络30和40分别构造为，使得滤波器10在滤波器20的通带范围中、例如图3A中所示的通带范围D2中的频率处具有高欧姆的特性。滤波器10例如可以在滤波器20的通带范围D2中的频率处比在滤波器20的阻带范围S2中的频率处更加高欧姆。此外，同向双工网络30和40可以构造为，使得滤波器20在滤波器10的通带范围D1中、例如在图3A中所示的通带范围D1中的频率处具有高欧姆的特性。滤波器20例如可以对于滤波器10的通带范围1中的频率比对于滤波器10的阻带范围S1中、例如图3A中所示的阻带范围S1中的频率被构造得更加高欧姆。同向双工网络30和40可以构造为，使得滤波器10和20的相位彼此匹配为使得滤波器10在滤波器20的通带范围的频率范围中具有高欧姆的特性并且滤波器20在滤波器10的通带范围的频率范围中具有高欧姆的特性。同向双工网络30在图4中所示实施方式的情况下被构造为引起滤波器件的输入接线端子E100和滤波器10的输入侧E10之间的信号的相位改变。同向双工网络40被构造为引起滤波器10的输出侧A10和滤波器件的输出接线端子A100之间的信号的相位改变。利用图4中所示的由单个滤波器结构10和20以及匹配电路30和40构成的滤波器件的内部接线，可以在滤波器件的输入接线端子E100和输出接线端子A100之间实现具有相对于单个滤波器10和20的滤波器传输函数明显更大带宽的滤波器传输函数。在此，单个滤波器结构10和20的重要滤波特性、例如边沿陡度和特定温度特性保持不变。当滤波器10具有处于比滤波器20的通带范围更低频率处的通带范围时，滤波器10的左边沿和滤波器20的右边沿在两个单个滤波器根据图4中设置的实施方式连接在一起时几乎不变。图5、6A、6B、7A和7B示出滤波器件100的滤波器10和20的内部接线的另外可能性，利用这些可能性可以实现相对于单个滤波器明显提到的带宽，其中单个滤波器10、20的另外的特征性的滤波器特性、如边沿陡度和特定温度特性保持不变。图5示出滤波器件100的内部接线的另一实施方式。单个滤波器10连接在滤波器件的输入接线端子E100和输出接线端子A100之间的信号路径SP1中。滤波器20连接在滤波器件的输入接线端子E100和输出接线端子A100之间的信号路径SP2中。两个单个滤波器10和20因此在滤波器件的输入接线端子和输出接线端子之间并联。滤波器10的输入侧E10经由匹配电路30、例如同向双工网络与滤波器件的输入接线端子E100连接。滤波器10的输出侧A10直接与滤波器件的输出接线端子A100连接。滤波器20的输入侧E20直接与滤波器件的输入接线端子E100连接。滤波器20的输出侧A20经由匹配电路40、例如同向双工网络与滤波器件的输出接线端子A100连接。同向双工网络30被构造为，使得路径SP1中的阻抗在滤波器20的通带范围中的频率处是高欧姆的。例如，信号路径SP1的阻抗可以对于滤波器20的通带范围中的频率比对于滤波器20的阻带范围中的频率更加高欧姆。对应地，同向双工网络40被构造为，使得信号路径SP2中的阻抗在滤波器10的通带范围中的信号频率处变得高欧姆。例如，信号路径SP2中的阻抗可以对于滤波器10的通带范围中的信号频率比对于滤波器10的阻带范围中的信号频率更加高欧姆。同向双工网络30例如可以构造为，使得对于在滤波器20的通带范围中的频率处的信号来说信号路径SP1或滤波器10起空转作用。对应地，同向双工网络40可以构造为，使得对于滤波器10的通带范围中的信号频率来说信号路径SP2或滤波器20起空转作用。在图4的实施例中，同向双工网络30构造为引起滤波器件的输入接线端子E100和滤波器10的输入侧E10之间的信号的相位改变。同向双工网络40构造为引起滤波器20的输出侧A20和滤波器件的输出接线端子A100之间的信号的相位改变。在图4和5中所示的滤波器件的实施方式中，单个滤波器10和20分别具有不对称的输入侧和输出侧（不平衡的/不平衡的；单端的/单端的）。在图6A中所示的实施方式中，滤波器10具有不对称的输入侧（不平衡的；单端的）和对称的输出侧（平衡的）。单个滤波器结构10和20在信号路径SP1和SP2中并联在滤波器件的输入接线端子E100和输出接线端子A100之间。滤波器10的输入接线端子E10经由匹配电路30、例如同向双工滤波器与滤波器件的输入接线端子E100连接。滤波器10的输出侧A10经由匹配电路40、例如同向双工网络与滤波器件的输出接线端子A100连接。由于对称的输出端，滤波器10具有另一输出侧A10’，该另一输出侧经由匹配电路50与滤波器件的输出接线端子A100连接。滤波器20的输入侧E20直接与滤波器件的输入接线端子E100连接。滤波器20的输出侧A20同样直接与滤波器件的输出接线端子A100连接。图6B示出滤波器件的另一实施方式，其中与图6A中所示实施方式不同输出端口构造为对称的。滤波器件因此具有输出接线端子A100和输出接线端子A100’。滤波器20与图6A中示出的实施方式不同地构造为在输入侧不对称并且在输出侧对称。滤波器20因此具有输出侧A20和另一输出侧A20’。滤波器10的输出侧A10和滤波器20的输出侧A20与输出接线端子A100连接。滤波器10、20的另外的输出侧A10’、A20’与另外的输出接线端子A100’连接。同向双工网络40连接在滤波器10的输出侧A10和滤波器20的输出侧A20之间。同向双工网络50连接在滤波器10的另外的输出侧A10’和滤波器20的另外的输出侧A20’之间。同向双工网络30、40和50与图1中所示实施方式类似地构造为将单个滤波器10和20的相位彼此匹配，使得滤波器20在滤波器10的通带范围的频率范围中具有高欧姆的特性。此外，同向双工网络30、40和50构造为，使得滤波器10在滤波器20的通带范围中的频率处具有高欧姆的特性。尤其是，匹配电路30、40和50可以构造为，使得滤波器20对于滤波器10的通带范围中的频率比对于滤波器10的阻带范围中的频率更高欧姆地起作用，并且滤波器10对于滤波器20的通带范围中的频率比对于滤波器20的阻带范围中的频率更加高欧姆。图7A示出滤波器件100的滤波器10和20的内部接线的另一实施方式。与图6A中所示实施方式不同，滤波器10构造为具有对称输入侧（平衡的/平衡的）和对称输出侧（平衡的/平衡的）的单个滤波器。与图6A不同，滤波器10因此具有另一输入侧E10’，该另一输入侧经由匹配电路60、例如同向双工网络与滤波器件的输入接线端子E100连接。图7B示出滤波器件的另一实施方式，其中与图7A中所示的实施方式不同滤波器件在输入侧利用输入接线端子E100和另一输入接线端子E100’构造为对称的以及在输出侧利用输出接线端子A100和另一输出接线端子A100’构造为对称的。滤波器10具有输入侧E10和另一输入侧E10’以及输出侧A10和另一输出侧A10’。同样地，滤波器20具有输入侧E20和另一输入侧E20’以及输出侧A20和另一输出侧A20’。同向双工网络30连接在滤波器10的输入侧E10和滤波器20的输入侧E20或滤波器件的输入接线端子E100之间。同向双工网络40连接在滤波器10的输出侧A10和滤波器20的输出侧A20或滤波器件的输出接线端子A100之间。同向双工网络50连接在滤波器10的另外的输出侧A10’和滤波器20的另外的输出侧A20’或滤波器件的另外的输出接线端子A100’之间。同向双工网络60连接在滤波器10的另外的输入侧E10’和滤波器20的另外的输入侧E20’或滤波器件的另外的输入接线端子E100’之间。在图7A、7B中所示的实施方式情况下，同向双工网络30、40、50和60也被构造为将滤波器的相位彼此匹配为，使得滤波器20在滤波器10的通带范围中的信号频率处具有高欧姆的特性，并且相反地滤波器10在其一侧在滤波器20的通带范围中的信号频率处是高欧姆的。滤波器10例如可以对于具有滤波器20的通带范围中的频率的信号比对于滤波器20的阻带范围中的信号更加高欧姆。滤波器20可以对于具有滤波器10的通带范围中的频率的信号比对于滤波器10的阻带范围中的信号具有更加高欧姆的特性。同向双工网络例如也可以在此构造为，使得信号路径SP1对于滤波器20的通带范围中的信号来说几乎是空载并且信号路径SP2对于滤波器10的通带范围中的信号范围来说几乎起空载作用。在图4、5、6A、6B、7A和7B中所示的实施方式情况下，分别有至少一个匹配网络或同向双工网络连接在滤波器10的输入侧E10、E10’和滤波器20的输入侧E20之间。至少一个另外的匹配电路或另外的同向双工网络连接在输出侧A10、A10’和滤波器20的输出侧A20之间。在图6A和7A的实施例中，滤波器10仅仅被构造为具有不对称/对称侧（不平衡的/平衡的）的滤波器或被构造为处于在输入侧和输出侧对称状态（平衡的/平衡的）。同样地，滤波器20也可以实施为在一侧为不对称的并且在另一侧为对称的（不平衡的/平衡的）或在输入侧为对称的并且在输出侧为对称的（平衡的/平衡的）。在这种实施方式情况下，在图6A和7A中连接在滤波器10之前和之后的同向双工网络也可以对应地连接到滤波器20之前和之后。图8A、8B、8C、8D和8E示出同向双工网络30、40、50和60的可能实施方式。所述同向双工网络基本上被构造为在其输入端和其输出端之间引起信号的相位旋转。在图8A中所示的实施方式情况下，同向双工网络通过导体线路P来实现。图8B和8C分别示出线圈L和电容器C的T形接线。在图8B中所示的实施方式情况下，两个电容器C在同向双工网络的输入端和输出端之间串联并且线圈L连接到参考电压接线端子。在图8C中所示的实施方式情况下，两个线圈L在同向双工网络的输入端和输出端之间串联，其中在所述线圈之间连接有具有参考电压接线端子的电容器C。图8D和8E示出线圈L和电容器C的π形接线。在图8D中示出的实施方式情况下，电容器C连接在同向双工网络的输入接线端子和输出接线端子之间。线圈L分别连接在输入接线端子和参考电压接线端子之间或输出接线端子和参考电压接线端子之间。在图8E中所示的实施方式情况下，线圈L连接在同向双工网络的输入接线端子和输出接线端子之间。电容器C连接在输入接线端子和参考电压接线端子之间并且另一电容器C连接在输出接线端子和参考电压接线端子之间。参考电压例如可以是地电势。图9A示出一个实施方式，其中构造为同向双工网络的匹配电路构造为电容器C和线圈L的T形接线。同向双工网络例如可以连接到滤波器10的输出接线端子E10。匹配网络可以被简化，其方式是设置比在图9A中示出的三个分立元件更少的元件。在图9B中所示的实施方式中，匹配网路30例如仅仅具有一个电容器C和一个线圈L。在另一实施方式中，所述分立元件可以部分地集成到连接在后面的滤波器的芯片中。无源的单个元件也可以集成到滤波器件的壳体中，例如低温煅烧壳体（LTCC壳体）中。图10示出另一实施方式，其中匹配网络具有分立的元件、例如线圈L，其分别连接到滤波器件之前和之后。匹配网络可以除此之外也具有电容器，所述电容器例如可以集成在滤波器件的声学芯片上。通过将两个单个滤波器构造为使得滤波器传输函数在通带范围中彼此重叠并且在两个滤波器之间在输入侧或在输出侧连接有匹配电路、尤其是同向双工网络，可以实现具有如下总传输函数的滤波器件，该总传输函数比各自的单个滤波器的带宽具有明显更大的带宽。在由钽酸锂构成的载体衬底上例如可以实现明显大于4%的相对带宽。滤波器件可以构造为使得所述总传输函数具有特别陡的左边沿或者特别陡的右边沿。也可以实现具有两个特别陡的边沿的传输函数。附图标记列表10滤波器20滤波器30匹配电路（同向双工网络）40匹配电路（同向双工网络）50匹配电路（同向双工网络）60匹配电路（同向双工网络）70壳体100滤波器件E输入接线端子A输出接线端子L线圈C电容器。