一种体声波双工器的制作方法

1.本实用新型涉及电子通信器件技术领域,尤其涉及一种体声波双工器。


背景技术：

2.双工器是异频双工电台，中继台的主要配件，其作用是将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作，它是由两组不同频率的带通滤波器组成，避免本机发射信号传输到接收机。
3.baw双工器的工作原理与一般的频分双工器相同，即通过同一副天线可以在同一时间不同频段完成信号的发射与接收，只不过其中的接受滤波器(rx滤波器)和发送滤波器(tx滤波器)都是baw滤波器。rx滤波器的通带频段一般高于tx滤波器的通带频段。
4.现有双工器由发射滤波器以及接收滤波器构成，发射滤波器和接收滤波器均采用现有的滤波器实现，但是这种技术存在带外抑制和端口回损较低的问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术带外抑制和端口回损较低的问题，本实用新型提供了一种体声波双工器，针对baw双工器中tx与rx滤波器的阻抗匹配问题，通过设置移相器，提升rx滤波器在tx频段的输入阻抗，解决了tx滤波器与rx滤波器之间的阻抗匹配问题以提升端口回损，并通过在并臂谐振器的电路中引入电感，提升带外抑制。
6.以下是本实用新型的技术方案。
7.一种体声波双工器，包括tx滤波器、rx滤波器和移相器，所述rx滤波器的一端与天线端及移相器连接，另一端与低噪声放大器相接，所述tx滤波器的一端依次连接移相器和天线端，另一端与功率放大器相接，所述tx滤波器和rx滤波器均为多阶滤波器，所述tx滤波器中包括若干串臂谐振器和若干并臂谐振器，其中部分并臂谐振器还串联有一电感，所述rx滤波器中包括若干串臂谐振器和若干并臂谐振器，其中部分并臂谐振器还串联有一电感。
8.串臂谐振器中从第一串臂谐振器y1开始，每两个串臂谐振器之间与一个并臂谐振器的一端连接，并臂谐振器中的各个谐振器的另一端连接接地或电感。
9.baw双工器中tx滤波器在rx频段的输入阻抗较高，而rx滤波器在tx频段的输入阻抗较低，这就需要在天线端与rx滤波器之前接入移相器来提升rx滤波器在tx频段的输入阻抗，以免rx滤波器对tx滤波器形成负载效应从而使tx滤波器的性能退化。
10.作为优选，所述rx滤波器的通带为1745-1785mhz，所述tx滤波器的通带为1805-1845mhz。在该特定频段中，带外抑制和端口回损的问题较为突出，本技术的电路结构在该频段可以发挥出较好的效果。
11.作为优选，所述移相器包括电感l1、电容c1和电容c2，所述电感l1的两端分别连接tx滤波器和rx滤波器，所述电容c1和电容c2并联在电感l1的两端。一般来说，baw双工器中rx滤波器的输入阻抗在tx滤波器通带频段内较小，这会使tx滤波器通带内的插入损耗和带
内波动等性能变差，90度移相器可以提升rx滤波器在tx滤波器通频带内的输入阻抗，从而解决tx滤波器与rx滤波器之间的阻抗匹配问题，采用lcπ型电路作为90度移相器更利于baw双工器的单片集成化。
12.作为优选，所述谐振器的压电层采用氮化铝材料，声学层采用钼材料。
13.作为优选，所述tx滤波器为五阶滤波器，五个串臂谐振器的顶电极的厚度一致，五个并臂谐振器的顶电极的厚度一致，其中第一并臂谐振器y2和第四并臂谐振器y8还各串联有一电感。
14.作为优选，所述tx滤波器中，五个串臂谐振器的顶电极的厚度为1.56243*10-7
m；五个并臂谐振器的顶电极的厚度为1.87234*10-7
m。
15.作为优选，所述rx滤波器为五阶滤波器，五个串臂谐振器的顶电极的厚度一致，五个并臂谐振器的顶电极的厚度一致，其中第六并臂谐振器y12和第九并臂谐振器y18还各串联有一电感。
16.作为优选，所述rx滤波器中，五个串臂谐振器的顶电极的厚度为1.38241*10-7
m；五个并臂谐振器的顶电极的厚度为1.65945*10-7
m。
17.为了更好地提升端口回损，本技术对谐振器的各膜层厚度进行了优化，上述厚度可以实现端口回损大于15db。
18.作为优选，所述tx滤波器和rx滤波器还包括若干层窄板，所述窄板嵌有用于连接内部电路和外部电路的导体和导线。
19.作为优选，还包括硅盖板，所述硅盖板设置在tx滤波器、rx滤波器和移相器的顶部。用来保护下方的tx滤波器、rx滤波器等。
20.本实用新型的有益效果包括：对baw双工器进行优化设计，通过设置移相器，提升rx滤波器在tx频段的输入阻抗，解决了tx滤波器与rx滤波器之间的阻抗匹配问题以提升端口回损，通过引入电感可以优化双工器的带外抑制，从而实现特定频段下的高性能双工器。
附图说明
21.图1是本实用新型实施例的电路原理图；
22.图2是本实用新型实施例的结构图；
23.图中包括：1-rx滤波器、2-移相器、3-tx滤波器、4-硅盖板。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。另外，为了更好的说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未做详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。
25.其中，在本技术实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，a/b可以表示a或b；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
26.以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.实施例：
28.一种体声波双工器，如图1和图2所示，包括tx滤波器3、rx滤波器1、移相器2和硅盖板4，所述rx滤波器的一端依次连接移相器和天线端，另一端与低噪声放大器相接，所述tx滤波器的一端与天线端及移相器连接，另一端与功率放大器相接，所述硅盖板设置在tx滤波器、rx滤波器和移相器的顶部。tx滤波器和rx滤波器还包括若干层窄板，所述窄板嵌有用于连接内部电路和外部电路的导体和导线。
29.本实施例的rx滤波器的通带为1745-1785mhz，所述tx滤波器的通带为1805-1845mhz。在该特定频段中，带外抑制和端口回损的问题较为突出，本技术的电路结构在该频段可以发挥出较好的效果。
30.如图1所示，所述tx滤波器和rx滤波器均为五阶滤波器，所述tx滤波器中包括五个串臂谐振器和五个并臂谐振器，其中第一并臂谐振器y2和第四并臂谐振器y8还各串联有一电感，所述rx滤波器中包括五个串臂谐振器和五个并臂谐振器，其中第六并臂谐振器y12和第九并臂谐振器y18还各串联有一电感。串臂谐振器中从第一串臂谐振器y1开始，每两个串臂谐振器之间与一个并臂谐振器的一端连接，并臂谐振器中的各个谐振器的另一端连接接地或电感。
31.baw双工器中tx滤波器在rx频段的输入阻抗较高，而rx滤波器在tx频段的输入阻抗较低，这就需要在天线端与rx滤波器之前接入移相器来提升rx滤波器在tx频段的输入阻抗，以免rx滤波器对tx滤波器形成负载效应从而使tx滤波器的性能退化。
32.本实施例的移相器包括电感l1、电容c1和电容c2，所述电感l1的两端分别连接tx滤波器和rx滤波器，所述电容c1和电容c2并联在电感l1的两端。一般来说，baw双工器中rx滤波器的输入阻抗在tx滤波器通带频段内较小，这会使tx滤波器通带内的插入损耗和带内波动等性能变差，90度移相器可以提升rx滤波器在tx滤波器通频带内的输入阻抗，从而解决tx滤波器与rx滤波器之间的阻抗匹配问题，采用lcπ型电路作为90度移相器更利于baw双工器的单片集成化。
33.本实施例中谐振器的压电层采用氮化铝材料，声学层采用钼材料。选取电极材料通常需要考虑：低电阻率和低密度、高声速、高声阻抗等。本设计所用电极材料为mo，mo具有小的声波误差、大的声波速度。支撑层一般是底电极和衬底之间添加的一层低应力材料，是为了增加bawr器件的机械强度。本设计所用支撑层的材料为sio2。
34.根据baw滤波器的工作原理可知，影响滤波器中心频率的因素是其中bawr单元的谐振频率。从bawr工作原理出发，得到了bawr谐振频率与各膜层厚度呈反比的关系。因此，滤波器的中心频率设计也就变为了bawr单元各膜层厚度的设计。
35.本实施例的tx滤波器中，五个串臂谐振器的顶电极的厚度一致，为1.56243*10-7
m；五个并臂谐振器的顶电极的厚度一致，为1.87234*10-7
m。图1中，tx滤波器的五个串臂谐振器的顶电极面积依次为：1.51549*10-8
m2、6.9189*10-9
m2、8.43915*10-9
m2、8.97523*10-9
m2、8.97523*10-9
m2。tx滤波器的五个并臂谐振器的顶电极面积依次为：6.35332*10-8
m2、5.51226*10-8
m2、5.06748*10-8
m2、6.49345*10-9
m2、6.49345*10-9
m2。
36.本实施例的rx滤波器中，五个串臂谐振器的顶电极的厚度一致，为1.38241*10-7
m；五个并臂谐振器的顶电极的厚度一致，为1.65945*10-7
m。图1中，rx滤波器的五个串臂谐振器的顶电极面积依次为：9.46214*10-9
m2、7.93985*10-9
m2、1.51004*10-8
m2、1.29708*10-8
m2、8.85891*10-8
m2。rx滤波器的五个并臂谐振器的顶电极面积依次为：8.99992*10-8
m2、8.20362*10-8
m2、8.40088*10-8
m2、2.09977*10-8
m2、3.32423*10-8
m2。
37.通过上述方案，本实施例最终的通带间隔离度约为65.3db，端口回损约为15.1db。
38.因此，本实施例通过引入电感，将带外抑制提升到60db之上；通过移相器解决了tx滤波器与rx滤波器之间的阻抗匹配问题，并对移相器参数进行优化，端口回损达到15db以上。在特定频段实现了一种高性能的baw双工器。
39.通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
40.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
41.以上内容，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。