专利名称：双工器的制作方法
技术领域：
总的来说根据本发明的设备涉及一种双工器，更具体地讲，涉及一种能够防止由于发送(Tx)滤波器和接收(Rx)滤波器的结构的特点引起的Tx滤波器和Rx滤波器之间干扰的双工器。
背景技术：
近来，随着例如移动电话的移动通信装置的广泛使用，正在致力于改善移动通信装置的性能，并且以具有轻的重量的小尺寸来制造它们。相应地，在提高移动通信装置中各组件的性能的同时，正在进行对减小移动通信装置的尺寸和重量的研究。
为此，正在进行对作为移动通信装置的组件之一的双工器的性能提高的研究。
双工器是一种集成滤波器的代表性部件。双工器用作许可在通信系统中有效地共享相同天线，这通过正确地分离经由天线接收和发送的信号使用频分双工(FDD)来实现。
双工器主要包括Tx滤波器和Rx滤波器。Rx滤波器从天线接收信号，并且仅对特定频带的信号进行滤波。Tx滤波器仅对在通信装置中产生的信号中的特定频带的信号进行滤波，并将滤波的信号提供给天线。相应地，双工器通过调整由Tx滤波器和Rx滤波器通过的频率来许可经由一个天线进行发送和接收。
可使用薄膜腔声谐振器(FBAR)来实现双工器的Tx滤波器和Rx滤波器。
以下电极、压电层和上电极顺序分层的方式来制造FBAR。当施加外电场时，FBAR产生谐振。更详细地，当电能施加到FBAR的上电极和下电极，并且在压电层感生电场临时改变时，由于压电层感生将电能改变为声音波形的机械能的压电效应，因此发生谐振。在这种情况下，由于FBAR仅通过以产生的谐振频率为中心的特定频带内的信号，因此FBAR用作带通滤波器。
能够以小尺寸和轻重量来实现FBAR，并且FBAR适合大功率应用。此外，考虑到致密性、生产成本以及大规模生产，FBAR是有利的。
当使用上述的FBAR来构建滤波器时，可提高作为滤波器的主要特性之一的品质因数(Q)，并且可覆盖例如从微单元的频带到个人通信系统(PCS)频带和数字无绳系统(DCS)频带的宽激励频率。基于这些特征，FBAR作为用于双工器的组件引起了更多的注意。
图11是公开的专利号为6,262,637的美国专利的使用多个FBAR的现有技术的双工器的框图。图12是示出图11的移相器70的功能的框图，图13是示出图11的移相器70的功能的另一示图。
首先参照图11，现有技术的双工器10包括天线端口20、Tx端口30和Rx端口40。双工器10还包括天线端口20和Tx端口30之间的Tx滤波器50、以及天线端口20和Rx端口40之间的Rx滤波器60。
Tx滤波器50包括多个第一谐振器FBAR11、FBAR12和FBAR13，在天线端口20和Tx端口30之间串联；以及多个第二谐振器FBAR21至FBAR22，形成在Tx滤波器50所连接的天线端口20和Tx端口30之间的分支线上、同时并联耦合到第一谐振器FBAR11至FBAR13上。
相似地，Rx滤波器60包括多个第一谐振器FBAR14、FBAR15和FBAR16，在移相器70和Rx端口40之间串联；以及多个第二谐振器FBAR23至FBAR26，形成在Rx滤波器40所连接的移相器70和Rx端口40之间的分支线上、同时并联耦合到第一谐振器FBAR14至FBAR16上。
同样地，第一谐振器FBAR11至FBAR13和第二谐振器FBAR21至FBAR22被串联和并联集成，以便构成形成Tx滤波器50的梯形(ladder)类型滤波器。相似地，第一谐振器FBAR14至FBAR16和第二谐振器FBAR23至FBAR26被串联和并联集成，以便构成形成Rx滤波器40的梯形类型滤波器。相应地，现有技术的双工器10用作对用于发送和接收的特定频带中的信号滤波的带通滤波器。
由于现有技术的双工器10用作正确地分离经由一个天线发送和接收的信号，因此必须避免发送的信号和接收的信号之间的干扰，以提高其性能。更详细地，由于通过Tx滤波器和Rx滤波器发送和接收的信号之间的频率差非常小，因此双工器易于受到干扰。因此，需要避免发送的信号和接收的信号之间的干扰。
为了这样做，需要隔离部分通过将Tx滤波器50和Rx滤波器60隔离来防止干扰。由于存在隔离部分，因为避免了干扰和噪声插入，因此能够提高现有技术的双工器10的性能。
典型地，使用电容器和电感器将隔离部分实现为位于天线端口20和Rx滤波器60之间的移相器70，以使得发送和接收的信号的频率相位差为90度。从而，隔离部分能够防止干扰。
当没有使用移相器70，并且Rx频带范围是例如图12所示的1.88～1.95GHz时，Rx滤波器60对Tx滤波器50的阻抗接近于零。因此，Tx滤波器50和Rx滤波器60被电连接，并且Tx滤波器50通过接收的信号被耦合和操作。
相反，当移相器70位于天线端口20和Rx滤波器60之间，并且Rx频带范围是例如图13所示的1.88～1.95GHz时，Rx滤波器60对Tx滤波器50的阻抗接近于无穷大。因此，Tx滤波器50和Rx滤波器60处于开路状态，彼此电隔离，并且防止Tx滤波器50通过接收的信号被耦合和操作。
这样，Tx滤波器50至Rx滤波器60用作双工器，该双工器通过移相器70仅滤出滤波后的频带的Tx信号和Rx信号来共享单一天线。
如上所述，通过在天线端口20和Rx滤波器40之间集成电容器和电感器来构建现有技术的双工器10的隔离部分。因此，当现有技术的双工器实现为单一芯片组时，缺点在于因为除了制造FBAR之外，在衬底上实现电容器和电感器的工艺的数量增加，所以工艺裕量(process margin)恶化。而且另一缺点在于由于增加数目的工艺以及电路部件的实现成本，双工器的组装成本提高。
发明内容
本发明示例性实施例可克服上述缺点以及上述没有描述的其他缺点。然而，需要本发明来克服上述缺点，本发明示例性实施例可不克服上述的任何缺点。本发明提供一种能够防止Tx滤波器和Rx滤波器之间可能的干扰，而无需使用例如移相器的附加组件的双工器。
根据本发明的一方面，提供一种双工器，该双工器包括第一带通滤波器(BPF)和第二BPF。第一BPF位于第一信号端口和第二信号端口之间。第二BPF位于第一信号端口和第三信号端口之间。
第一BPF和第二BPF的每一个包括第一谐振电路、第二谐振电路和第三谐振电路。第一谐振电路包括一个或多个串联的第一谐振器。第二谐振电路面对第一谐振电路，并且包括一个或多个串联的第二谐振器。第三谐振电路包括一个多个并联并且形成在连接第一谐振电路和第二谐振电路的分支线上的第三谐振器。
第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器可以是薄膜腔声谐振器(FBAR)。
第一BPF和第二BPF可分别对第一频带和第二频带的信号进行滤波，第二BPF可处于在第一频带中的开路状态，第一BPF可处于在第二频带中的开路状态。
第一BPF的第一谐振电路可以在第一信号端口和第二信号端口之间，第二BPF的第一谐振电路可以在第一信号端口和第三信号端口之间。
第一BPF和第二BPF的每一个的第二谐振电路的两端可连接到地。
在第一BPF的第二谐振电路中，第二谐振器之间的多个节点中的任意一个节点可连接到地。在第一BPF的第二谐振电路中，仅第二谐振器之间的所述多个节点中的一个节点可连接到地。
第一BPF可还包括第二谐振电路和地之间的电感器。
第一BPF可还包括电感器，分别并联到第一谐振电路的所述多个第一谐振器的前端的第一谐振器和后端的第一谐振器。
第一BPF的第一谐振器和第二谐振器可排列为彼此面对，并且所述分支线可将面对的第一谐振器和面对的第二谐振器互连。
第二BPF的第一谐振器和第二谐振器可排列为彼此面对，分支线的至少一对的第一分支线可将第一谐振器的前端节点与第二谐振器的后端节点链接，第二分支线可将第一谐振器的后端节点与第二谐振器的前端节点链接。
第二BPF可还包括分别位于在第一信号端口与第一谐振电路之间和在第二信号端口与第一谐振电路之间的多个第四谐振器，以提高阻抗匹配和衰减特性。第二BPF可还包括并联到在第一信号端口和第一谐振电路之间的第四谐振器的电感器。
第二BPF可还包括在第二谐振电路的后端节点与地之间的电感器。
采用以上构建的双工器，Rx滤波器对于从Tx滤波器滤波和输出的频带处于开路状态。因此，可防止Tx滤波器和Rx滤波器之间的干扰，而无需使用例如移相器的附加组件。
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和/或其他方面将会变得更加清楚，其中图1是根据本发明示例性实施例的双工器的简单框图；图2是根据本发明示例性实施例的FBAR的截面图；图3是图1的第一和第二BPF的简单框图；图4是图1的示例性第一BPF的框图；图5是显示图4的第一BPF的滤波特性的仿真结果的曲线图；图6是图1的第一BPF的另一示例性实施例的框图；图7是图1的第二BPF的示例性实施例的框图；图8是显示图7的第二BPF的滤波特性的仿真结果的曲线图；图9是显示图1的第二BPF对第一BPF的阻抗特性的示图；图10是根据本发明示例性实施例的构建为单一芯片组的双工器的框图；图11是使用多个FBAR构建的现有技术的双工器的框图；图12是显示图11的移相器的功能的示图；和图13是显示图11的移相器的功能的另一示图。
具体实施例方式
在下文中，将参照附图来详细描述本发明示例性实施例。
在接下来的描述中，即使在相同的附图中，相同的附图标号用于相同的部件。在说明书中定义的内容，例如详细的构造和部件只是提供用于帮助全面理解本发明。因此，很明显，无需那些定义的内容来实现本发明。此外，由于已知功能或构造将在不必要的细节上模糊本发明，因此将不对其进行详细描述。
图1是根据本发明示例性实施例的双工器的简单框图。
参照图1，双工器100包括第一BPF 200和第二BPF 300。
第一BPF 200位于第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2之间以对第一频带中的信号进行滤波。
第二BPF 300位于第一信号端口SIG_P1和第三信号端口SIG_P3之间以对第二频带中的信号进行滤波。
双工器100外的第一信号端口SIG_P1、第二信号端口SIG_P2和第三信号端口SIG_P3可以分别是天线端口、Tx端口和Rx端口，天线端口耦合到发送Tx信号和接收Rx信号的天线，从通信装置输出的Tx信号施加到Tx端口，Rx端口将施加到天线端口的Rx信号转送到通信装置。
第一BPF 200和第二BPF 300分别对第一频带的Tx信号和第二频带的Rx信号滤波，在第一BPF 200和第二BPF 300中，串联和并联至少一个FBAR。
现在将详细描述FBAR。
图2是根据本发明实施例的FBAR的截面图。
参照图2，FBAR包括Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600，它们具有相似的结构。
具体地讲，Tx滤波器FBAR 500包括下电极510，在例如SI或GaAs的半导体材料的衬底400上的由例如Al、W、Au、Pt或Mo的导体材料制成；压电层520，由例如AIN或ZnO的材料制成并且形成在下电极510上；和上电极530，由例如Al、W、Au、Pt或者Mo的导体材料制成。
相似地，Rx滤波器FBAR 600包括下电极610，在例如SI或GaAs的半导体材料的衬底400上的由例如Al、W、Au、Pt或Mo的导体材料制成；压电层620，由例如AIN或ZnO的材料制成并且形成在下电极610上；和上电极630，由例如Al、W、Au、Pt或者Mo的导体材料制成。
为了使在压电层520和620中产生的大的声音(bulk sound)不受到衬底400的影响，FBAR可还包括使衬底400与Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600隔离的结构，例如反射结构或气隙结构。
通过将电压分别施加到下电极510和610和上电极530和630临时改变了Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600在压电层520和620中感生的电场。因此，通过产生输出声波的压电效应发生谐振。通过改变Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600的表面积或者上电极530和630的厚度来不同地控制Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600的谐振频率。
因此，通过控制它们各自的谐振频率，Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600用作Tx滤波器和Rx滤波器。通过串联和并联多个Tx滤波器FBAR 500和Rx滤波器FBAR 600来分别形成双工器的Tx滤波器和Rx滤波器，从而提高谐振频率的调谐特性和频率滤波特性。
参照图1，当本发明示例性实施例的双工器100包括作为Tx滤波器的第一BPF 200和作为Rx滤波器的第二BPF 300时，移相器70(参照图11的解释)用于防止第一BPF 200和第二BPF 300之间的干扰。
为了在本发明示例性实施例的双工器100中去除移相器70，第二BPF 300处于对于第一频带的开路状态，第一BPF 200处于对于第二频带的开路状态。因此，第一BPF 200形成为在第二频带中断开电连接，第二BPF 300形成为在第一频带中断开电连接。
将参照图3至图8对第一BPF 200和第二BPF 300进行更加详细地解释。
图3是图1的第一BPF 200和第二BPF 300的简单框图。
参照图3，根据本发明示例性实施例，第一BPF 200和第二BPF 300分别包括第一谐振电路220和320、第二谐振电路240和340以及第三谐振电路260和360。
第一BPF 200的第一谐振电路220耦合到第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2，第二BPF 300的第二谐振电路320耦合到第一信号端口SIG_P1和第三信号端口SIG_P3。
因此，当第一信号端口SIG_P1用作天线端口，第二信号端口SIG_P2用作Tx端口，第三信号端口SIG_P3用作Rx端口时，第一BPF 200用作Tx滤波器，第二BPF 300用作Rx滤波器。
第一BPF 200和第二BPF 300的各自的第二谐振电路240和340面对第一谐振电路220和320，第二谐振电路240和340的各自的每一端连接到地GND。
第一BPF 200和第二BPF 300的各自的第三谐振电路260和360排列在第一谐振电路220和320与第二谐振电路240和340之间的分离线上，与第一谐振电路220和320与第二谐振电路240和340并联耦合，从而电耦合第一谐振电路220和320与第二谐振电路240和340。
谐振电路220、240、260和320、340与360的每一个包括一个或多个谐振器。谐振器可以是薄膜腔声谐振器(FBAR)。
在第一BPF 200中，第一谐振电路220中的FBAR和第二谐振电路240中的FBAR形成梯形(ladder)结构。第二谐振电路240中的FBAR和第三谐振电路260中的FBAR形成梯形结构。其结果是，第一谐振电路220、第二谐振电路240和第三谐振电路260中的FBAR形成第一BPF 200的桥结构。
现在将更加详细地描述第一BPF 200。
图4是图1的第一BPF 200的示例性实施例的框图；图5是显示图4的第一BPF 200的滤波特性的仿真结果的曲线图；图6是图1的第一BPF 200的另一示例性实施例的框图。
首先参照图4，第一BPF 200包括第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2之间的第一谐振电路220、面对第一谐振电路220的第二谐振电路240、以及在电耦合第一谐振电路220和第二谐振电路240的分支线DL1、DL2至DLk上的第三谐振电路260。第三谐振电路260并联耦合到第一谐振电路220和第二谐振电路240。
第一谐振电路220包括在第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2之间串联耦合在一起的多个谐振器FBAR1至FBAR1n。
第二谐振电路240包括串联耦合在一起的多个谐振器FBAR21至FBAR2m。第二谐振电路240的两端耦合到地GND。第一电感器IDT1形成在地GND和谐振器FBAR21之间的节点N21，第二电感器IDT2形成在地GND和谐振器FBAR2m之间的节点2(m+1)。
由于将Tx频率和Rx频率施加到不同频带中的双工器100，因此设置第一电感器IDT1和第二电感器IDT2来防止改变在设计阶段期望的谐振频率特性。
有利的是，仅将在谐振器FBAR 21至FBAR 2m之间形成的节点N22至N2m之一耦合到地，例如仅将节点N22耦合到地GND，从而稳定接收的频率或发送的频率。
第三谐振电路260包括多个谐振器FBAR 31至FBAR 3k，谐振器FBAR31至FBAR 3k每一个包括至少一个FBAR。谐振器FBAR 31至FBAR 3k与第一谐振电路220和第二谐振电路240并联形成在分支线DL1、DL2至DLk上，并且将第一谐振电路220和第二谐振电路240耦合在一起。
例如，谐振器FBAR 31形成在第一分支线DL1上，并且耦合到地GND和谐振器FBAR 21之间的节点N21，第一分支线DL1在第一信号端口SIG_P1和谐振器FBAR 11之间的节点N11分支。
因此，第一、第二和第三谐振电路220、240和260中的谐振器形成桥结构。例如，第一谐振电路220的谐振器FBAR 11、第二谐振电路240的谐振器FBAR 21以及第三谐振电路260的谐振器FBAR 31和FRAR 32形成桥结构。
如上构建第一BPF 200，如图5所示，在将由BPF滤波的频带，例如大约2.07～大约2.16GHz的频带之外显示突变衰减，并且在大约2.07～大约2.16GHz的频带中传输系数高。因此，如图5所示，滤波特性有效地通过此频带。
相反，在相邻频带，即在大约1.88～大约1.95GHz的频带中，传输系数大约低于-40dB。这样，图5显示滤波特性，在与通过的频带相邻的频带中传输特性下降。因此，BPF的结构适合于Tx频带和Rx频带之间的差较小的应用中，例如在移动通信装置中。
尽管图4示出第一谐振电路220中的谐振器FBAR1至FBAR1n的数目等于第二谐振电路240中的谐振器FBAR21至FBAR2m的数目，也就是说，n等于m，但是谐振器的数目可以不同。
在图4中，例如，由于通过形成在耦合节点N11和节点N21的分支线DL1上的谐振器FBAR 31来建立桥结构，因此k＝n+1。注意，通过去除在节点N11和节点N1(n+1)的分支线DL1和DLk，k可以是n-1。
此外，通过改变分支线DL的数目，第一谐振电路220、第二谐振电路240和第三谐振电路260中的谐振器可形成桥结构。
在图4中，第一谐振器FBAR11至FBAR1n可以具有与第二谐振器FBAR21至FBAR2m不同的谐振频率。第一谐振器FBAR11至FBAR1n和第二谐振器FBAR21至FBAR2m可分别具有彼此不同的谐振频率。也就是说，在设计阶段期间，谐振器的谐振频率可以被任意设置，从而形成将被滤波的频带的谐振频率。
现在参照图6，根据本发明另一示例性实施例的BPF 200包括第一谐振电路220，耦合到第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2；第二谐振电路240，面对第一谐振电路220；和第三谐振电路260，形成在电耦合第一谐振电路220和第二谐振电路240的分支线DL1至DLk上。
在第一谐振电路220中，包括至少一个FBAR的多个谐振器FBAR1至FBAR1n在第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2之间串联耦合在一起。电感器IDT1和IDT2与第一谐振电路220的前端和后端的谐振器并联耦合，也就是说，分别与谐振器FBAR11和谐振器FBAR1n并联耦合。由于不同频带的信号施加到双工器100，因此设置第一电感器IDT1和第二电感器IDT2来防止改变期望的谐振频率特性。
在第二谐振电路240中，包括至少一个FBAR的多个谐振器FBAR21至FBAR2m串联耦合在一起。第二谐振电路240的两端耦合到地GND。有利的是将形成在谐振器FBAR22至FBAR2m之间的节点之一耦合到地GND以稳定Tx频率和Rx频率。
在第三谐振电路260中，包括至少一个FBAR的多个谐振器FBAR31至FBAR3m沿分支线DL1至DLk并联排列，并且将第一谐振电路220和第二谐振电路240耦合在一起。例如，谐振器FBAR31排列在第一分支线DL1上，DL1在第一信号端口SIG_P1和第二信号端口SIG_P2之间的节点N11分支，并且耦合到地GND和谐振器FBAR21之间的节点N21。
因此，第一谐振电路220、第二谐振电路240和第三谐振电路260中的谐振器FBAR形成桥结构。例如，第一谐振电路220的谐振器FBAR11、第二谐振电路240的谐振器FBAR21和第三谐振电路260的谐振器FBAR31和FBAR32形成桥结构。
如上所述配置的第一BPF200因此具有与如图5所示的BPF具有相似的滤波特性。特别地，在与第一BPF 200的通过频带相邻的频带中，例如在大约1.88～大约1.95GHz的频带中传输系数基本是常数。因此，第一BPF 200能够获得更稳定的滤波特性。
参照图1和图3，在根据本发明示例性实施例的第二BPF 300中，第一谐振电路320中的FBAR和第二谐振电路340中的FBAR形成梯形结构，第二谐振电路340中的FBAR和第三谐振电路360中的FBAR也形成梯形结构。其结果是，第一谐振电路320、第二谐振电路340和第三谐振电路360中的FBAR形成第二BPF 300的桥结构。
参照第二BPF 300的描述，如图7所示，至少一对耦合第一谐振电路320和第二谐振电路340的分支线被形成为彼此交叉，第三谐振电路360的FBAR形成在该交叉线上。
现在将提供对第二BPF 300的进一步的详细描述。
图7是图1的第二BPF 300的示例性实施例的框图，图8是显示图7的第二BPF 300的滤波特性的仿真结果的曲线图。
参照图7，第二BPF 300包括第一谐振电路320，耦合到第一信号端口SIG_P1和第三信号端口SIG_P3；第二谐振电路340，面对第一谐振电路320；以及第三谐振电路360。沿分支线DL1至DLk形成第三谐振电路360，DL1至DLk电耦合第一谐振电路320和第二谐振电路340，并且并联耦合到第一谐振器320和第二谐振器340以电耦合它们。
具体地讲，第一谐振电路320包括多个谐振器FBAR1至FBAR1n，FBAR1至FBAR1n包括至少一个FBAR，并且在第一信号端口SIG_P1和第三信号端口SIG_P3之间串联耦合在一起。
第二BPF 300还包括谐振器FBAR10，耦合在节点N10的第一谐振电路320与第一信号端口SIG_P1之间；和谐振器FBAR1(n+1)，耦合在节点N1n的第一谐振器320与第三信号端口SIG_P3之间。谐振器FBAR10和谐振器FBAR(n+1)串联耦合到第一谐振电路，并且增强了与第二BPF 300的通过的频带相邻的频带中的衰减特性。谐振器FBAR10和谐振器FBAR1(n+1)因此代表第二BPF 300中的第四谐振器。
用于阻抗匹配的电感器IDT1并联耦合到第一谐振电路320和第一信号端口SIG_P1之间的谐振器FBAR10。
第二谐振电路340包括多个串联的谐振器FBAR21至FBAR2m，FBAR21至FBAR2m包括至少一个FBAR。第二谐振电路340的两端耦合到地GND。第二BPF 300还包括谐振器FBAR20，在地GND和第二谐振电路340之间的节点N20串联耦合到第二谐振电路340，并且增强与第二BPF 300的通过频带相邻的频带中的衰减特性。第二电感器IDT2设置在地GND和谐振器FBAR2m之间的节点N2m。谐振器FBAR20因此表示BPF的第五谐振器。
由于Tx频率和Rx频率工作在不同频带的双工器100中，因此设置第二电感器IDT2来防止改变在设计阶段预期的谐振频率特性。
第三谐振电路360包括多个谐振器FBAR31至FBAR3k。谐振器FBAR31至FBAR3k沿分支线DL1至DLk并联耦合，DL1至DLk将第一谐振电路320和第二谐振电路340耦合在一起。
例如，谐振器FBAR3k排列在第k分支线DLk，DLk从第一谐振电路320的节点N1分支，并且耦合到第二谐振电路340的节点N2m。
分支线DL1至DLk的至少一对，例如第一分支线DL1和第二分支线DL2彼此交叉。更具体地讲，第一分支线DL1和第二分支线DL2从彼此面对的第一谐振器和第二谐振器，例如谐振器FBAR11和FBAR21的两端分支。第一分支线DL1耦合谐振器FBAR11的前端节点N10与谐振器FBAR21的后端节点N21。第二分支线DL2耦合谐振器FBAR11的后端节点N11与谐振器FBAR21的前端节点N20。
因此，在第一谐振电路320、第二谐振电路340和第三谐振电路360中的谐振器形成至少一对分支线彼此交叉的桥结构。
如图8所示，如上构建的第二BPF 200显示在由第二BPF300滤波的频带之外，例如大约2.07GHx～大约2.16GHz频带之外的突变衰减特性，以及具有高传输系数的在大约2.07GHz～大约2.16GHz频带中的好的滤波特性。
相反，由于在相邻频带中，例如在大约1.88GHz～大约1.95GHz的频带中传输系数大约低于-40dB，因此在与通过的频带相邻的频带中，滤波特性降低了传输系数。因此，当在移动通信装置中Tx频带和Rx频带的差较小时，第二BPF 300具有适合应用的结构。
尽管通过将第二BPF 300的通过频带设置为Tx信号的频带来进行仿真，但是第二BPF 300通过控制第二BPF 300的第一谐振电路320、第二谐振电路340和第三谐振电路360中的FBAR的谐振频率来对大约1.88GHx～大约1.95GHz的频带的Rx信号进行滤波。
在本发明示例性实施例中，已经描述第一BPF 200和BPF 300各自具有不同的结构。然而，第一BPF 200和第二BPF 300也可以具有相同的结构。另一方面，结合其他例子，第一BPF 200和BPF 300能够构成双工器100。
图9是图1的第二BPF 300的阻抗特性与第一BPF 200的阻抗特性比较的示图。
参照图1至9，如上构建第一BPF 200和第二BPF 300，如图9所示，当Rx信号具有特定频率范围，例如大约1.88GHz～大约1.95GHz频带时，第二BPF 300对第一BPF 200的阻抗接近于无穷大。因此，第一PBF 200相对于BPF 300处于开路状态。其结果是，第一BPF 200与第二BPF 300断开电连接，以防止第一BPF 200通过Rx信号被耦合和操作。
这意味着第一BPF 200和第二BPF 300本身能够避免分别施加到第一BPF 200和第二BPF 300的Tx信号和Rx信号的干扰，而无需图11的移相器700。
已经举例第一BPF 200对于Rx信号处于开路状态。然而，当在相同原理下，Tx信号具有特定频率范围，例如大约2.07GHz～大约2.16GHz频带时，第一BPF 200对第二BPF 300的阻抗接近于无穷大，第二BPF 300处于开路状态。因此，第二BPF 300与第一BPF 200断开电连接，从而防止第二BPF 300通过Tx信号被耦合和操作。
图10是根据本发明示例性实施例的设置为单一芯片的双工器的框图。
如图10所示，双工器1000包括第一BPF 200、第二BPF 300、第一信号端口SIG_P1、第二信号端口SIG_P2、第三信号端口SIG_P3以及地端口GND_P。
根据本发明示例性实施例，第一BPF 200和第二BPF 300可采用通过串联和并联集成FBAR实现的滤波器。
使用导电材料形成能够与外部部件电耦合的第一信号端口SIG_P1、第二信号端口SIG_P2、第三信号端口SIG_P3。通过包括金属材料的连接线来将第一信号端口SIG_P1、第二信号端口SIG_P2、第三信号端口SIG_P3耦合到第一BPF 200和第二BPF 300。
地端口GND_P部分电耦合到外部接地端子。通过包括金属材料的连接线将地端口GND_P耦合到BPF 200。
第一信号端口SIG_P1将外部天线(未显示)耦合到第一BPF 200和第二BPF 300。根据本发明示例性实施例，当第一BPF 200是Tx滤波器，且第二BPF 300是Rx滤波器时，Tx信号被施加到Tx滤波器，随后输出到天线，并且Rx信号从天线施加到Rx滤波器，同时通过第一BPF 200和第二BPF 300的优点来防止Tx和Rx信号之间的干扰。
因此，可去除如图11所示的集成电感器和电容器的移相器70，并且可提高FBAR的工艺裕量。通过扩大FBAR的表面积来增强谐振频率特性。
根据前述，在组装作为单一芯片的双工器中，通过去除作为经由一个天线接收或者输出Tx和Rx信号的现有技术的双工器的关键组件的移相器来提高工艺裕量。
通过提高的双工器的工艺裕量，可扩大FBAR的表面积以提高双工器的性能。
此外，通过除去用于制造移相器的处理和电路部件，能够减小双工器的组装成本。
尽管已经参照其特定示例性实施例显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行形式和细节上的各种改变。
权利要求
1.一种双工器，包括第一带通滤波器(BPF)，耦合到第一信号端口和第二信号端口；和第二BPF，耦合到第一信号端口和第三信号端口，第一BPF和第二BPF的每一个包括第一谐振电路，包括多个串联耦合的第一谐振器；第二谐振电路，包括多个串联耦合的第二谐振器；和第三谐振电路，包括多个并联耦合并且形成在耦合第一谐振电路和第二谐振电路的分支线(divided line)上的第三谐振器。
2.如权利要求1所述的双工器，其中，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器是薄膜腔声谐振器(FBAR)。
3.如权利要求1所述的双工器，其中，第一BPF和第二BPF分别对第一频带和第二频带的信号进行滤波，第二BPF处于在第一频带中的开路状态，第一BPF处于在第二频带中的开路状态。
4.如权利要求1所述的双工器，其中，第一BPF的第一谐振电路耦合在第一信号端口和第二信号端口之间，第二BPF的第一谐振电路耦合在第一信号端口和第三信号端口之间。
5.如权利要求1所述的双工器，其中，第一BPF和第二BPF的每一个的第二谐振电路的两端耦合到地。
6.如权利要求5所述的双工器，其中，在第一BPF的第二谐振电路中，第二谐振器之间的多个节点中的一个节点连接到地。
7.如权利要求6所述的双工器，其中，在第一BPF的第二谐振电路中，仅第二谐振器之间的所述多个节点中的一个节点连接到地。
8.如权利要求5所述的双工器，其中，第一BPF还包括电感器，耦合到第二谐振电路和地。
9.如权利要求5所述的双工器，其中，第一BPF还包括并联耦合到第一谐振电路的所述多个第一谐振器的前端的第一谐振器的一个电感器；和并联耦合到第一谐振电路的所述多个第一谐振器的后端的第一谐振器的一个电感器。
10.如权利要求5所述的双工器，其中，第一BPF的第一谐振器和第二谐振器排列为彼此面对，并且所述分支线将面对的第一谐振器和面对的第二谐振器耦合在一起。
11.如权利要求10所述的双工器，其中，第二BPF的第一谐振器和第二谐振器排列为彼此面对，第一分支线将第一谐振器的前端节点与第二谐振器的后端节点耦合，第二分支线将第一谐振器的后端节点与第二谐振器的前端节点耦合。
12.如权利要求11所述的双工器，其中，第二BPF还包括多个第四谐振器，分别在第一信号端口与第一谐振电路之间和在第二信号端口与第一谐振电路之间耦合。
13.如权利要求12所述的双工器，其中，第二BPF还包括电感器，并联耦合到在第一信号端口和第一谐振电路之间耦合的第四谐振器。
14.如权利要求11所述的双工器，其中，第二BPF还包括电感器，耦合在第二谐振电路的后端节点与地之间。
15.一种双工器，包括第一带通滤波器(BPF)，耦合到第一信号端口和第二信号端口；和第二BPF，耦合到第一信号端口和第三信号端口，其中，由第二BPF抑制由第一BPF通过的信号的带宽，而无需使用移相器。
16.如权利要求15所述的双工器，其中，由第一BPF抑制由第二BPF通过的第二信号的频带，而无需使用移相器。
17.如权利要求15所述的双工器，其中，第二BPF抑制所述信号大约40dB。
18.如权利要求16所述的双工器，其中，第二BPF抑制所述信号大约40dB，并且第一BPF抑制第二信号大约40dB。
19.如权利要求15所述的双工器，其中，第一BPF和第二BPF的每一个包括第一谐振电路，包括多个串联耦合的第一谐振器；第二谐振电路，包括多个串联耦合的第二谐振器；和第三谐振电路，包括多个并联耦合并且形成在耦合第一谐振电路和第二谐振电路的分支线上的第三谐振器。
20.如权利要求19所述的双工器，其中，第一谐振器、第二谐振器和第三谐振器是薄膜腔声谐振器(FBAR)。
全文摘要
提供一种双工器。该双工器包括第一带通滤波器(BPF)，耦合到第一信号端口和第二信号端口；和第二BPF，耦合到第一信号端口和第三信号端口，第一BPF和第二BPF的每一个包括第一谐振电路，包括多个串联耦合的第一谐振器；第二谐振电路，包括多个串联耦合的第二谐振器；和第三谐振电路，包括多个并联耦合并且形成在耦合第一谐振电路和第二谐振电路的分支线上的第三谐振器。
文档编号H04B1/50GK101018070SQ20071000198
公开日2007年8月15日 申请日期2007年1月16日 优先权日2006年2月6日
发明者朴允权, 薛相哲, 宋寅相, 金哲秀, 尹锡术, 南光祐 申请人:三星电子株式会社