一种小体积滤波器及具有该小体积滤波器的双工器的制作方法

1.本实用新型涉及通信技术领域，尤其是指一种小体积滤波器及具有该小体积滤波器的双工器。


背景技术：

2.随着通信技术的不断发展，移动终端需要支持的频段也越来越多，这对滤波器和双工器的电性能和小型化的要求也越来越高。其中，占比最大的是用于500mhz到2.5ghz的声表面波滤波器。声表面波滤波器多采用梯形结构和双模声表面波结构(double-mode saw，简称dms)，其中梯形滤波器在功率耐受和通带性能方面性能优异，广泛应用于功率要求高的发射(tx)滤波器和双工器的发射(tx)端；dms型滤波器在带外抑制和体积方面性能优异，广泛应用于接收(rx)滤波器和双工器的接收(rx)端。
3.考虑到电性能指标、功率和体积的要求，双工器的发射(tx)端一般采用梯形结构滤波器，接收(rx)端一般采用dms结构或者梯型结构与dms结构的混合结构。小型化双工器的接收(rx)端通常采用一个单端口谐振器和两个dms谐振器级联的结构。已知的实现双工器小型化的方式为减少发射(tx)端梯形滤波器的谐振器数量和尺寸，而通过减少梯形滤波器的谐振器的数量和尺寸实现小型化，这对双工器的发射(tx)端功率耐受性、窄带选择性和隔离度产生比较大的影响，同时增加设计难度和工艺实现难度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是解决双工器小型化过程中出现的功率耐受性降低、工艺难度变大、窄带选择性变差和带外抑制变差的问题，提供一种小体积滤波器及具有该小体积滤波器的双工器。
5.本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现：
6.一种小体积滤波器，该滤波器为rx滤波器，rx滤波器包括rx滤波器串联谐振臂、第一纵向耦合谐振器和第二纵向耦合谐振器，天线端口和rx滤波器串联谐振臂相连接，rx滤波器串联谐振臂和第一纵向耦合谐振器相连接，第一纵向耦合谐振器与第二纵向耦合谐振器相连接，第二纵向耦合谐振器与接收端口相连接，第一纵向耦合谐振器和第二纵向耦合谐振器在空间呈上下布局分布，rx滤波器串联谐振臂在第一纵向耦合谐振器和第二纵向耦合谐振器的侧边。
7.作为优选，所述的第一纵向耦合谐振器与第二纵向耦合谐振器均为3-idts纵向耦合谐振器，3-idts纵向耦合谐振器包括上反射栅、主叉指换能器、上耦合叉指换能器、下耦合叉指换能器和下反射栅，上反射栅、主叉指换能器、上耦合叉指换能器、下耦合叉指换能器和下反射栅依次相邻排列分布；rx滤波器串联谐振臂与第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器连接，第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器与第一纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器耦合连接，第一纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器与第二纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器连接，第二纵向耦
合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器与第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器耦合连接，第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器与接收端口连接。
8.作为优选，第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器的信号端设置在靠近rx滤波器串联谐振臂的一侧，第一纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器的信号端和下耦合叉指换能器的信号端设置在远离rx滤波器串联谐振臂的一侧，第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器的信号端、上耦合叉指换能器的信号端和下耦合叉指换能器的信号端位于谐振器的同一侧。
9.作为优选，第一纵向耦合谐振器的上反射栅、上耦合叉指换能器和主叉指换能器共地连接，第二纵向耦合谐振器的共地侧与第一纵向耦合谐振器的下耦合叉指换能器和下反射栅共地连接。此设计进一步减少了rx滤波器占用的分布面积，使设计更为紧凑。
10.一种双工器，包括天线端口、发射端口、接收端口、tx滤波器和如权利要求1-4所述的rx滤波器，天线端口和发射端口之间设置有tx滤波器，天线端口和接收端口之间设置有rx滤波器。
11.作为优选，所述的tx滤波器包括若干个串联谐振臂和若干个并联谐振臂，若干个串联谐振臂串联在天线端口和发射端口之间，任意两个相邻的串联谐振臂之间设置有并联谐振臂，并联谐振臂另一端接地。
12.作为优选，所述的串联谐振臂包括第一串联谐振臂、第二串联谐振臂、第三串联谐振臂、第四串联谐振臂和第五串联谐振臂，所述的并联谐振臂包括第一并联谐振臂、第二并联谐振臂、第三并联谐振臂和第四并联谐振臂，发射端口与第一串联谐振臂连接，第一串联谐振臂与第二串联谐振臂连接，第二串联谐振臂与第三串联谐振臂连接，第三串联谐振臂与第四串联谐振臂连接，第四串联谐振臂与第五串联谐振臂连接，第五串联谐振臂与天线端口连接，第一并联谐振臂一端与第一串联谐振臂和第二串联谐振臂连接，第一并联谐振臂另一端接地，第二并联谐振臂一端与第二串联谐振臂和第三串联谐振臂连接，第二并联谐振臂另一端接地，第三并联谐振臂一端与第三串联谐振臂和第四串联谐振臂连接，第三并联谐振臂另一端接地，第四并联谐振臂一端与第四串联谐振臂和第五串联谐振臂连接，第四并联谐振臂另一端接地。
13.作为优选，所述的第一并联谐振臂和第二并联谐振臂单独接地，第三并联谐振臂和第四并联谐振臂共地连接。此设计进一步减少了tx滤波器占用的分布面积，使设计更为紧凑。
14.本实用新型的有益效果是：本实用新型通过调整两个纵向耦合谐振器的排布结构，改善了rx滤波器的尺寸和电性能，使tx滤波器具有更大的分布面积，以实现双工器更大的功率耐受、更优异的带外抑制、更好的窄带选择性和较低的工艺难度；同时使第二纵向耦合器的输入端和输出端在同一侧，在不增加电容元件的条件下，为输入端和输出端引入耦合电容，与外加基板绕线电感产生电磁效应，增加rx滤波器低频端的抑制和对tx频段的隔离。
附图说明
15.图1是本实用新型的一种电路原理图；
16.图2是本实用新型的电路结构图；
17.图3是本实用新型rx滤波器的电路结构图；
18.图4是本实用新型的通带性能曲线图；
19.图5是本实用新型的tx带外性能曲线图；
20.图6是本实用新型的rx带外性能曲线图；
21.图7是本实用新型隔离度性能曲线图；
22.图8是本实用新型的天线端口驻波性能曲线图；
23.图9是本实用新型的发射端口驻波性能曲线图；
24.图10是本实用新型的接收端口驻波性能曲线图；
25.图11是常规双工器的电路原理图；
26.图12是常规双工器的电路结构图。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步描述。
28.实施例1：一种双工器，如图1、图2所示，包括天线端口(port1)、发射端口(port2)、接收端口(port3)、tx滤波器和rx滤波器，天线端口和发射端口之间设置有tx滤波器，天线端口和接收端口之间设置有rx滤波器，所述的rx滤波器包括rx滤波器串联谐振臂(s6)、第一纵向耦合谐振器(dms1)和第二纵向耦合谐振器(dms2)，天线端口和rx滤波器串联谐振臂相连接，rx滤波器串联谐振臂和第一纵向耦合谐振器相连接，第一纵向耦合谐振器与第二纵向耦合谐振器相连接，第二纵向耦合谐振器与接收端口相连接，第一纵向耦合谐振器和第二纵向耦合谐振器在空间呈上下布局分布，上下布局分布可以为正对的上下部布局，也可以上下方位上的错位布局，也即上下正对面可以部分或者完全重合正对，如此排布实现了谐振器的空间优化布局，实现了滤波器的小体积设计。rx滤波器串联谐振臂在第一纵向耦合谐振器和第二纵向耦合谐振器的侧边。
29.所述的tx滤波器包括若干个串联谐振臂和若干个并联谐振臂，若干个串联谐振臂串联在天线端口和发射端口之间，任意两个相邻的串联谐振臂之间设置有并联谐振臂，并联谐振臂另一端接地。
30.所述的串联谐振臂包括第一串联谐振臂(s1)、第二串联谐振臂(s2)、第三串联谐振臂(s3)、第四串联谐振臂(s4)和第五串联谐振臂(s5)，所述的并联谐振臂包括第一并联谐振臂(p1)、第二并联谐振臂(p2)、第三并联谐振臂(p3)和第四并联谐振臂(p4)，发射端口与第一串联谐振臂连接，第一串联谐振臂与第二串联谐振臂连接，第二串联谐振臂与第三串联谐振臂连接，第三串联谐振臂与第四串联谐振臂连接，第四串联谐振臂与第五串联谐振臂连接，第五串联谐振臂与天线端口连接，第一并联谐振臂一端与第一串联谐振臂和第二串联谐振臂连接，第一并联谐振臂另一端接地，第二并联谐振臂一端与第二串联谐振臂和第三串联谐振臂连接，第二并联谐振臂另一端接地，第三并联谐振臂一端与第三串联谐振臂和第四串联谐振臂连接，第三并联谐振臂另一端接地，第四并联谐振臂一端与第四串联谐振臂和第五串联谐振臂连接，第四并联谐振臂另一端接地。
31.所述的第一纵向耦合谐振器与第二纵向耦合谐振器均为3-idts纵向耦合谐振器，如图3所示，3-idts纵向耦合谐振器包括上反射栅(ugrating)、主叉指换能器(m-idt)、上耦合叉指换能器(u-idt)、下耦合叉指换能器(d-idt)和下反射栅(dgrating)，上反射栅、主叉指换能器、上耦合叉指换能器、下耦合叉指换能器和下反射栅依次相邻排列分布；rx滤波器
串联谐振臂与第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器连接，第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器与第一纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器耦合连接，第一纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器与第二纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器连接，第二纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器与第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器耦合连接，第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器与接收端口连接。
32.第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器的信号端设置在靠近rx滤波器串联谐振臂的一侧，第一纵向耦合谐振器的上耦合叉指换能器的信号端和下耦合叉指换能器的信号端设置在远离rx滤波器串联谐振臂的一侧，第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器的信号端、上耦合叉指换能器的信号端和下耦合叉指换能器的信号端位于谐振器的同一侧。
33.第一纵向耦合谐振器的上反射栅、上耦合叉指换能器和主叉指换能器共地连接，第二纵向耦合谐振器的共地侧与第一纵向耦合谐振器的下耦合叉指换能器和下反射栅共地连接。此设计进一步减少了rx滤波器占用的分布面积，使设计更为紧凑。
34.所述的第一并联谐振臂和第二并联谐振臂单独接地，第三并联谐振臂和第四并联谐振臂共地连接。此设计进一步减少了tx滤波器占用的分布面积，使设计更为紧凑。
35.本实施例中，小体积双工器采用42
°
yx-lt进行normal saw设计，所设计的双工器的尺寸为1612(1.60mm
×
1.2mm)。
36.传统双工器的电路如图11所示，其中接收(rx)端的电路结构如图12所示，双工器小型化的方式为减少发射(tx)端梯形滤波器的谐振器数量和尺寸，而未改变接收(rx)端滤波器的大小。本实用新型通过调整两个纵向耦合谐振器的排布结构，改善了rx滤波器的尺寸和电性能，rx滤波器的面积减小了30％，使tx滤波器具有更大的分布面积，以实现双工器更大的功率耐受、更优异的带外抑制、更好的窄带选择性和较低的工艺难度；同时使第二纵向耦合器的输入端和输出端在同一侧，在不增加电容元件的条件下，为输入端和输出端引入耦合电容，与外加基板绕线电感产生电磁效应，增加rx滤波器低频端的抑制和对tx频段的隔离。
37.本实施例中，小体积双工器的电性能指标如图4-图10所示，小体积双工器的tx滤波器的插入损耗优于-1.5db，rx滤波器的插入损耗优于-1.7db，rx滤波器对tx频段的隔离度优于-59db，tx滤波器对rx频段的隔离度优于-57db，三个端口的驻波比均优于1.5。
38.实施例2：一种双工器，其原理和实施方法和实施例1基本相同，不同之处在于所述的第一纵向耦合谐振器与第二纵向耦合谐振器均为n-idts型的dms，第一纵向耦合谐振器与第二纵向耦合谐振器串联。通过增加dms的idt数目，提高了rx滤波器的通带宽度，提升了过渡带陡峭度。
39.实施例3：一种双工器，其原理和实施方法和实施例1基本相同，不同之处在于熟手的第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器、上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器均设置在靠近rx滤波器串联谐振臂的一侧，或第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器、上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器的设置方向不均在远离rx滤波器串联谐振臂的一侧，或第一纵向耦合谐振器的主叉指换能器、上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器与第二纵向耦合谐振器的主叉指换能器、上耦合叉指换能器和下耦合叉指换能器的设置方向均在同一侧，不同的布置方式根据实际的基板布局做调整。
40.实施例4：一种双工器，其原理和实施方法和实施例1基本相同，不同之处在于调整基板上天线端口和接收端口的位置来实现上下串联结构，以达到减小rx滤波器面积的目的。
41.实施例5：一种双工器，其原理和实施方法和实施例1基本相同，不同之处在于所述的第一纵向耦合谐振器和第二纵向耦合谐振器共用一个反射栅。此设计增加了dms间的耦合作用，减小了rx滤波器的面积。
42.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所描述的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。
43.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。
44.另外，在本技术实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
45.以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。