滤波器及其设计方法、电子设备与流程

本技术涉及压电器件，尤其是涉及一种滤波器及其设计方法、电子设备。

背景技术：

1、随着移动通信技术进入到5g时代，大量5g移动终端和基站在世界范围内广泛部署。5g技术除了继承了前一代4g及4g-lte在700mhz-2.7ghz的通信频段，还扩展了在3ghz以上的应用，如n77、n78、n79，频率最高可达5ghz。同时以wi-fi为主要代表的无线局域网(wlan)技术也在不断演进，wi-fi 6/6e已经进入人们的日常生活，它们在传统的2.4ghz和5ghz频段(统称为sub 6ghz)基础上又扩展6ghz以上的应用。现今的移动通信终端大多同时支持这两种技术的无线接入，多模式、多频段渐成通用的技术要求，其中负责空中接口的射频电路也日趋复杂，但移动终端又同时需要兼顾小型化的要求，因此市场对高性能、小型化的射频滤波类器件的需求也愈加迫切。

2、目前，能够满足此类要求的滤波类器件主要是压电声波滤波器，构成此类声波滤波器的谐振器主要包括体声波(bulk acoustic wave，baw)谐振器和表面声波(surfaceacoustic wave，saw)谐振器。其中，体声波滤波器具有更高的应用频率、更低的插入损耗、更快的滚降边沿、更大的功率容量和防静电特性等优势，因此更加适用于高频场景的需求。

3、以相同厚度设计的谐振器往往具有相同的谐振频率(fs)和机电耦合系数(kt2)，但要构成滤波器，势必需要多种不同性能参数的谐振器。

4、相关技术中，一般通过设置一层或多层不同厚度的质量负载层来调整谐振器的性能参数。但是，考虑到声电转换特性以及器件的实际应用需求，质量负载层的厚度和层数都受到极大限制。声波的传播速度与材料的密度和弹性模量有关，过厚的质量负载层可能会引起声波传播速度的显著变化，从而影响谐振器的性能。此外，过厚的质量负载层也可能增加器件的体积和重量，不利于器件小型化。过多的层数可能会增加制造的复杂性和成本。同时，层与层之间存在界面阻抗和声波反射等问题，每增加一层，就可能会对谐振器的性能产生更多的负面影响。因此，这种方式使得滤波器的设计自由度受到限制。

技术实现思路

1、本技术提供一种滤波器及其设计方法、电子设备，提供另一种通过质量负载调节谐振器性能参数的方式，提升滤波器的设计自由度，同时不额外增加滤波器的制造成本。

2、第一方面，本技术提供一种滤波器，包括：

3、一条串联通路，包括m个串联谐振器和分别分布在各个谐振器两端的m+1个节点；m为大于等于2的整数；

4、x条并联支路，分别与所述m+1个节点中的x个节点一一对应连接；每条所述并联支路中包括一个并联谐振器；

5、其中，所述m个串联谐振器和x个并联谐振器中存在至少两个可调谐振器，所述可调谐振器包括一相同厚度的质量负载层，所述质量负载层包括至少两个不相交的负载设置区，分别用于设置对应的负载形状；每个所述可调谐振器的质量负载层中至少一个负载设置区设置有相应面积占比的对应的负载形状，以使所述滤波器的性能符合设计目标。

6、可选的，所述质量负载层包括外环负载设置区和中心负载设置区两个不相交的负载设置区，分别用于设置对应的质量负载环和质量负载阵列；

7、至少一个所述可调谐振器的质量负载层中仅设置有相应面积占比的质量负载环，以单独调节所述可调谐振器的并联谐振频率fp；

8、和/或，

9、至少一个所述可调谐振器的质量负载层中仅设置有相应面积占比的质量负载阵列，以同步调节所述可调谐振器的并联谐振频率fp和串联谐振频率fs；

10、和/或，

11、至少一个所述可调谐振器的质量负载层中同时设置有相应面积占比的质量负载环和质量负载阵列，以差异化调节所述可调谐振器的并联谐振频率fp和串联谐振频率fs。

12、可选的，所述质量负载环的宽度范围包括0.5μm～10μm。

13、可选的，所述质量负载环相对于有效区的面积占比小于等于15％。

14、可选的，所述质量负载阵列相对于有效区的面积占比小于等于20％。

15、可选的，若可调谐振器的质量负载层中设置有质量负载环和质量负载阵列，则，质量负载环和质量负载阵列相对于有效区共同的面积占比小于等于25％。

16、可选的，所述串联通路中还包括n个匹配谐振器，n为大于等于1的整数；

17、相应的，分别分布在所述串联通路中的各个谐振器两端的节点有m+n+1个；x条并联支路分别与所述m+n+1个节点中的x个节点一一对应连接；

18、所述滤波器还包括至少一条匹配支路，分别与所述n个匹配谐振器中的至少一个匹配谐振器相连；每条所述匹配支路中包括一个感性元件；

19、其中，所述至少两个可调谐振器使得每一所述串联谐振器的反谐振频率均小于任一所述并联谐振器的谐振频率，每一所述匹配谐振器的谐振频率大于任一所述串联谐振器的谐振频率，且小于各所述并联谐振器的谐振频率中最大的谐振频率。

20、可选的，每一谐振器包括依次叠加的上电极、压电层、下电极、声学镜、基底；所述上电极、所述压电层、所述下电极、所述声学镜在叠加方向上的重叠区域构成所述谐振器的有效区域；

21、所述有效区域包括多边形区域；

22、或者，

23、所述有效区域包括多边形区域、与所述多边形区域在同平面内连接的至少一个延伸区域；所述延伸区域包括一个基边和依次连接的若干折线边；其中，所述基边为所述多边形区域的其中一条边，所述若干折线边为以所述基边为弦的圆弧的内接折线；

24、或者，

25、所述有效区域包括第一椭圆形区域和第二椭圆形区域；第一椭圆形区域包括长轴边、与长轴边和第一短轴对应的第一椭圆弧；第二椭圆形区域包括长轴边、与长轴边和第二短轴对应的第二椭圆弧；第一椭圆弧与第二椭圆弧分别相接于长轴边的两个端点处；其中，第一椭圆形区域与第二椭圆形区域以长轴边为界在同一平面内相邻设置；第一短轴与第二短轴不等长。

26、第二方面，本技术提供一种滤波器设计方法，包括：

27、根据滤波器的性能设计目标，确定滤波器的结构和每个器件的参数；所述滤波器包括m个串联谐振器和x个并联谐振器；

28、根据每个谐振器的谐振频率，从m个串联谐振器和x个并联谐振器中确定至少两个可调谐振器、所述可调谐振器中质量负载层的负载设置区、每个负载设置区中对应的负载形状相对于有效区的面积占比；其中，各可调谐振器的质量负载层的厚度相同。

29、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：如第一方面任一项所述的滤波器。

30、本技术提供了一种滤波器及其设计方法、电子设备。采用质量负载层分区的方式，可以将质量负载对谐振器的性能影响进行细化切分，进而通过不同负载设置区、不同面积占比的选择来对谐振器的性能参数进行精准、自由的调整。其组合和调整方式远远多于现有技术中质量负载层厚度和/或层数的调整方式，大大提升了滤波器设计自由度。同时，同一滤波器中不同谐振器之间，同一质量负载层的厚度相同，使其完全可以以一张光罩进行制作，大大缩减了制造成本。