專(zhuān)利名稱：濾波器和雙工器中具有兩個(gè)壓電層作為平衡－不平衡變換器的體聲波諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及體聲波諧振器和濾波器，更具體地涉及用于濾波器和雙工器中的體聲波平衡-不平衡變換器(balun)。
背景技術(shù)：
眾所周知，體聲波(BAW)器件通常包括夾在兩個(gè)用作電極的導(dǎo)電層之間的壓電層。當(dāng)射頻(RF)信號(hào)跨越該器件施加時(shí)，其在壓電層中產(chǎn)生機(jī)械波。當(dāng)機(jī)械波的波長(zhǎng)約為壓電層的厚度的兩倍時(shí)發(fā)生基頻諧振。雖然BAW器件的諧振頻率也依賴其它因素，但是壓電層的厚度在確定諧振頻率中是主要的因素。當(dāng)減小壓電層的厚度時(shí)，諧振頻率增大。BAW器件通常被制作在石英晶體薄片上。通常，使用這樣的制造方法獲得高諧振頻率的器件是困難的。當(dāng)通過(guò)在無(wú)源襯底材料上淀積薄膜層制造BAW器件時(shí)，可以將諧振頻率擴(kuò)展至0.5-10GHz的范圍。這些類(lèi)型的BAW器件通常被稱為薄膜體聲諧振器或FBAR。主要有兩種類(lèi)型的FBAR，即，BAW諧振器和堆疊的晶體濾波器(SCF)。SCF通常具有兩個(gè)或更多的壓電層以及三個(gè)或更多的電極，某些電極接地。這兩種類(lèi)型的器件之間的區(qū)別主要在于它們的結(jié)構(gòu)。FBAR通常組合使用以產(chǎn)生通帶或阻帶濾波器。一個(gè)串聯(lián)FBAR和一個(gè)并聯(lián)、或分路FBAR的組合組成了所謂梯型濾波器的一個(gè)部分。例如，在Ella(美國(guó)專(zhuān)利No.6,081,171)中可找到梯型濾波器的說(shuō)明。如Ella中所公開(kāi)的，基于FBAR的器件可具有一個(gè)或多個(gè)的通常被稱作鈍化層的保護(hù)層。

圖1a到1d顯示了典型的基于FBAR的器件。如圖1a到1d所示，F(xiàn)BAR器件包括襯底501、底部電極507、壓電層509和頂部電極511。電極和壓電層形成聲諧振器。FBAR器件可另外包括薄膜層505。如圖1a所示，刻蝕的孔503制作在襯底501上用以提供空氣界面，將諧振器同襯底501分開(kāi)?？商鎿Q地，在襯底501上提供刻蝕的凹坑502，如圖1b所示。還可能提供將諧振器和襯底分開(kāi)的犧牲層506，如圖1c所示。還可能在底部電極507和襯底510之間形成聲反射鏡521用于將聲波反射回諧振器。襯底可由硅(Si)、二氧化硅(SiO2)、砷化鎵(GaAs)、玻璃或陶瓷材料制成。底部電極和頂部電極可由金(Au)、鉬(Mo)、鎢(W)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、鈮(Nb)、銀(Ag)、鉭(Ta)、鈷(Co)、鋁(Al)或這些金屬的組合，如鎢和鋁來(lái)制成。壓電層130可由氧化鋅(ZnO)、硫化鋅(ZnS)、氮化鋁(AlN)、鉭酸鋰(LiTaO3)或其它所謂鋯鈦酸鉛鑭族中的成員制成。此外，典型地由諸如SiO2、Si3N4或聚酰亞胺的電介質(zhì)材料制成的鈍化層被用作電絕緣體并用于保護(hù)壓電層。應(yīng)當(dāng)指出，如圖1c所示，橋型BAW器件中的犧牲層506通常在最終的制作階段中被刻蝕掉，用于產(chǎn)生器件下方的空氣界面。在如圖1d所示的鏡型BAW器件中，聲反射鏡521包括數(shù)層高和低聲阻抗材料對(duì)，通常為四分之一波長(zhǎng)厚。橋型和鏡型BAW器件在本領(lǐng)域是已知的。
在本領(lǐng)域還已知的是，F(xiàn)BAR被用于在具有不平衡的輸入和輸出端口的梯型濾波器結(jié)構(gòu)中、或者在具有平衡端口的格型濾波器結(jié)構(gòu)中形成阻抗元件濾波器。在某些應(yīng)用中，在濾波器中將不平衡輸入轉(zhuǎn)換為平衡輸出(或者反之)是有利的。使用聲耦合的表面聲波(SAW)諧振器已制造了這種濾波器。這些結(jié)構(gòu)基本上基于諧振器對(duì)，如圖2所示。如顯示的那樣，第一諧振器620產(chǎn)生聲波而第二諧振器630用作接收器。由于諧振器不是電連接，因此它們中的一個(gè)可連接作為不平衡器件，而另一個(gè)既可被用作平衡器件也可被用作不平衡器件。如圖2所示，第一諧振器620提供了不平衡端口622用于信號(hào)輸入，然而第二諧振器630提供了兩個(gè)端口632、634用于平衡信號(hào)輸出。正如所顯示的，數(shù)字610和640表示用于表面聲波器件的反射器或聲反射鏡。此相同的原理可用于具有兩個(gè)壓電層結(jié)構(gòu)的BAW器件中，這兩個(gè)壓電層一個(gè)在另一個(gè)之上。使用該結(jié)構(gòu)能夠執(zhí)行不平衡到平衡的轉(zhuǎn)換。于是此結(jié)構(gòu)可用作濾波器或甚至用作雙工器的一部分。在“High performance Stacked Crystal Filtersfor GPS and Wide Bandwidth Applications”，K.M.Lakin，J.Belsick，J.F.McDonald，K.T.McCarron，IEEE 2001 Ultrasonics SymposiumPaper 3E-6，Octobef 9，2001(后文中稱作Lakin)中描述了實(shí)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)的一種可能的方法。圖3是Lakin中公開(kāi)的耦合諧振器濾波器(CRF)。如圖3所示，通過(guò)底部電極507、底部壓電層508、跨接電極511、多個(gè)耦合層512、地電極513、頂部壓電層509和兩個(gè)分開(kāi)的頂部電極531和532形成了CRF。這樣，CRF具有第一諧振器垂直對(duì)541和第二諧振器垂直對(duì)542。每個(gè)垂直對(duì)充當(dāng)一個(gè)單極濾波器。接連地，兩個(gè)垂直對(duì)充當(dāng)一個(gè)雙極濾波器。CRF制作在由聲反射鏡521所分開(kāi)的襯底501上。由于輸出和輸入諧振器水平并排排列，因此該結(jié)構(gòu)需要相當(dāng)數(shù)量的襯底面積。這使得該濾波器的成本非常高。
提供能夠?qū)⒉黄胶庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成平衡信號(hào)的方法和器件是有利的，其中器件具有較小的面積和較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，體聲波器件具有諧振頻率和表示諧振頻率特征的聲波長(zhǎng)。器件的特征在于具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器；和電絕緣層，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆層，電絕緣層設(shè)置在第二電極和第三電極之間。
優(yōu)選地，電絕緣層包括電介質(zhì)層。
優(yōu)選地，電介質(zhì)層具有基本上與聲波長(zhǎng)的一半相等的厚度。
根據(jù)本發(fā)明，本器件具有信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端和器件地(device ground)，其中第一電極耦合至信號(hào)輸入端，第二電極電連接至地，第三電極耦合至第一信號(hào)輸出端，且第四電極耦合至第二信號(hào)輸出端。
優(yōu)選地，本器件具有耦合在第四電極和器件地之間的電容性元件，用于調(diào)節(jié)其間的寄生電容。優(yōu)選地，本器件具有耦合在第一和第二信號(hào)輸出端口之間的電感元件，以及耦合在信號(hào)輸入端口和器件地之間的另外的電感元件，用于阻抗匹配和帶寬擴(kuò)展。
根據(jù)本發(fā)明，第一和第二壓電層的每一個(gè)具有基本上與聲波長(zhǎng)的一半相等的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，體聲波器件結(jié)構(gòu)，其形成在具有上面部分的襯底上，此結(jié)構(gòu)的特征在于在上面部分上提供的第一電極；在第一電極的至少一部分的頂部上提供的第一壓電層；在第一壓電層的至少一部分的頂部上提供的第二電極，其中第一電極、第一壓電層和第二電極具有重疊區(qū)域，用于形成第一聲諧振器；設(shè)置在第二電極的至少一部分的頂部上的電介質(zhì)層；設(shè)置在電介質(zhì)層的至少一部分的頂部上的第三電極，使得第三電極和第二電極通過(guò)電介質(zhì)層而電絕緣，在第三電極的至少一部分的頂部上提供的第二壓電層，以及在第二壓電層的至少一部分的頂部上提供的第四電極，其中第三電極、第二壓電層和第四電極具有另外的重疊區(qū)域，用于形成第二諧振器。
優(yōu)選地，體聲波器件結(jié)構(gòu)還具有提供在第一電極的一部分和襯底的上面部分之間提供的聲反射鏡結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，該聲波器件結(jié)構(gòu)具有信號(hào)輸入端、第一信號(hào)輸出端、第二信號(hào)輸出端和器件地，其中第一電極耦合至信號(hào)輸入端，第二電極電連接至地，第三電極耦合至第一信號(hào)輸出端，且第四電極耦合至第二信號(hào)輸出端。
根據(jù)本發(fā)明，第一聲諧振器和第二聲諧振器具有另外的重疊區(qū)域，用于定義體聲波器件結(jié)構(gòu)的有源區(qū)。第二電極具有位于有源區(qū)外側(cè)的延伸部分，且第四電極具有位于有源區(qū)外側(cè)的另外的延伸部分，其中延伸部分和另外的延伸部分還具有另一個(gè)重疊區(qū)域用于形成所述電容性元件。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，形成在具有上表面的襯底上的聲波裝置具有器件地、信號(hào)輸入、第一信號(hào)輸出、第二信號(hào)輸出和器件地。該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步特征在于第一體聲波器件；和耦合至第一體聲波器件的第二體聲波器件，其中第一體聲波器件包括具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；和具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆層，第一電介質(zhì)層設(shè)置在第二和第三電極之間用于將第二電極與第三電極電絕緣，而第二體聲波器件包括具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；和具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆層，第一電介質(zhì)層設(shè)置在第二和第三電極之間用于將第二電極與第三電極電絕緣，其中第一體聲波器件的第四電極耦合至該結(jié)構(gòu)的第一信號(hào)輸出，第二體聲波器件的第四電極耦合至該結(jié)構(gòu)的第二信號(hào)輸出，第一體聲波器件的第一電極耦合至該結(jié)構(gòu)的信號(hào)輸入，并電連接至第二體聲波器件的第二電極，和第一體聲波器件的第二電極和第三電極電連接至器件地和第二體聲波器件的第一電極。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，體聲波濾波器具有信號(hào)輸入接線端、第一信號(hào)輸出接線端，第二信號(hào)輸出接線端和器件地。體聲波濾波器的特征在于具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的平衡-不平衡變換器(balun)，包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中第一信號(hào)輸出端耦合至第一信號(hào)輸出，第二信號(hào)輸出端耦合至第二信號(hào)輸出接線端；且至少一個(gè)聲濾波器節(jié)具有具有第一端和第二端的串聯(lián)元件，和具有第一端和第二端的分路元件，其中串聯(lián)元件的第一端連接至平衡-不平衡變換器的信號(hào)輸入端，串聯(lián)元件的第二端連接至信號(hào)輸入接線端，分路元件的第一端連接至串聯(lián)元件的第二端，而分路元件(140)的第二端(144)連接至器件地(12)。
根據(jù)本發(fā)明，平衡-不平衡變換器(10)的第一諧振器(92)包括連接至信號(hào)輸入端(14)的第一電極(40)，連接至器件地(12)的第二電極(44)，和設(shè)置在第一和第二電極(40，44)之間的第一壓電層(42)，并且平衡-不平衡變換器(10)的第二諧振器(94)包括連接至第一信號(hào)輸出端(16)的第三電極(60)，連接至第二信號(hào)輸出端(18)的第四電極(64)，和設(shè)置在第三和第四電極(60，64)之間的第二壓電層(62)，其中平衡-不平衡變換器(10)進(jìn)一步包括設(shè)置于第一諧振器(92)的第二電極(44)和第二諧振器(94)的第三電極(60)之間的電介質(zhì)層(50)。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，體聲波濾波器(100’)具有信號(hào)輸入接線端(102)、第一信號(hào)輸出接線端(104)、第二信號(hào)輸出接線端(106)和器件地(12)。體聲波濾波器進(jìn)一步的特征在于至少一個(gè)聲濾波器節(jié)(150)，其具有耦合至第一信號(hào)輸出接線端(104)的第一接線端(152)，耦合至第二信號(hào)輸出接線端(106)的第二接線端(153)，第三接線端(155)，第四接線端(156)，具有連接至第一接線端(152)的第一端(162)和連接至第三接線端(155)的第二端(164)的第一串聯(lián)元件(160)，具有連接至第二接線端(153)的第一端(172)和連接至第四接線端(156)的第二端(174)的第二串聯(lián)元件(170)，具有連接至第三接線端(155)的第一端(182)和連接至第二接線端(153)的第二端(184)的第一分路元件(180)，和具有連接至第一接線端(152)的第一端(192)和連接至第四接線端(156)的第二端(194)的第二分路元件(190)；以及具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的平衡-不平衡變換器(10)，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)輸出端(16)和第二信號(hào)輸出端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端(14)耦合至信號(hào)輸入接線端(102)，第一信號(hào)輸出端(16)連接至聲濾波器節(jié)(150)的第四接線端(156)，且第二信號(hào)輸出端(18)連接至聲濾波器節(jié)(150)的第三接線端(155)。
優(yōu)選地，體聲波濾波器中第一和第二串聯(lián)元件的每一個(gè)具有第一有源區(qū)，而第一和第二分路元件的每一個(gè)具有比第一有源區(qū)尺寸更大的第二有源區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)方面，雙工器的特征在于第一端口(210)；第二端口(220)；第三端口(230)；器件地(12)；設(shè)置在第一端口(210)和第二端口(220)之間的格型體聲波濾波器(150)，所述格型體聲波濾波器(150)具有第一端(151)，和耦合至第一端口(210)的第二端(154)；耦合在第二端口(220)和格型體聲波濾波器(150)的第二端(154)之間的平衡-不平衡變換器(10)；另外的體聲波濾波器(150’，250)，其具有耦合至第三端口(230)的第一端(151，251)，和耦合至第二端口(220)的第二端(154，254)；以及相移裝置(242，244)，耦合在格型體聲波濾波器(150)和另外的體聲波濾波器(150’，250)之間用于匹配格型體聲波濾波器(150)和另外的體聲波濾波器(150’，250)，其中平衡-不平衡變換器(10)具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)輸出端(16)和第二信號(hào)輸出端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端(14)連接至第二端口(220)，而第一和第二信號(hào)輸出端(16，18)連接至格型體聲波濾波器(150)的第二端(154)。
根據(jù)本發(fā)明，另外的體聲波濾波器可以是另外的格型體聲波濾波器。在此情況下，雙工器可包括耦合在相移裝置(242)和另外的格型體聲波濾波器(150’)之間的另外的平衡-不平衡變換器(10’)，其中所述另外的平衡-不平衡變換器(10’)具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)輸出端(16)和第二信號(hào)輸出端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端連接至相移裝置(242)，且信號(hào)輸出端(16，18)連接至另外的格型濾波器(150’)的第二端(154)。
根據(jù)本發(fā)明，另外的體聲波濾波器可以是梯型體聲波濾波器(250)。在此情況下，雙工器可包括設(shè)置在梯型體聲波濾波器(250)和第三端口(230)之間的另外的平衡-不平衡變換器(10’)，其中所述另外的平衡-不平衡變換器(10’)具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)端(16)和第二信號(hào)端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端(14)連接至梯型體聲波濾波器(250)的第一端(252)，而信號(hào)輸出端(16，18)連接至第三端口(230)。
根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)方面，雙工器的特征在于
天線端口(220)；第一收發(fā)器端口(210)；第二收發(fā)器端口(230)；器件地(12)；耦合在天線端口(220)和第一收發(fā)器端口(210)之間的平衡-不平衡變換器(10)；體聲波濾波器(150’，250)具有耦合至第二收發(fā)器端口(230)的第一端(151，251)，和耦合至天線端口(220)的第二端(154，254)；以及相移裝置(242，244)，耦合在平衡-不平衡變換器(10)和體聲波濾波器(150’，250)之間用于匹配平衡-不平衡變換器(10)和體聲波濾波器(150’，250)，其中平衡-不平衡變換器(10)具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)輸出端(16)和第二信號(hào)輸出端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端(14)連接至天線端口(220)，而第一和第二信號(hào)輸出端(16，18)連接至第一收發(fā)器端口(210)。
根據(jù)本發(fā)明，體聲波濾波器可為一個(gè)或多個(gè)格型和梯型濾波器節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)方面，雙工器的特征在于天線端口(220)；第一收發(fā)器端口(210)；第二收發(fā)器端口(230)；器件地(12)；耦合在天線端口(220)和第一收發(fā)器端口(210)之間的第一平衡-不平衡變換器(10)；耦合在天線端口(220)和第二收發(fā)器端口(230)之間的第二平衡-不平衡變換器(10’)；以及耦合在與天線端口(220)相鄰的第一和第二平衡-不平衡變換器之間的相移裝置(242，244)，其中第一平衡-不平衡變換器(10)具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)輸出端(16)和第二信號(hào)輸出端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端(14)連接至天線端口(220)，而第一和第二信號(hào)輸出端(16，18)連接至第一收發(fā)器端口(210)；且其中第二平衡-不平衡變換器(10’)具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端(14)和器件地(12)之間的第一諧振器(92)，和耦合在第一信號(hào)輸出端(16)和第二信號(hào)輸出端(18)之間的第二諧振器(94)，其中信號(hào)輸入端(14)經(jīng)由相移裝置(242)連接至天線端口(220)，且第一和第二信號(hào)輸出端(16，18)連接至第二收發(fā)器端口(230)。
當(dāng)通過(guò)結(jié)合圖4到18來(lái)閱讀說(shuō)明書(shū)時(shí)，本發(fā)明將變得顯而易見(jiàn)。
附圖簡(jiǎn)述圖1a是說(shuō)明具有形成在襯底上的諧振器和薄膜的典型體聲波器件的截面視圖，其中襯底具有用于為薄膜提供空氣界面的通孔。
圖1b是說(shuō)明具有形成在襯底上的諧振器和薄膜的典型體聲波器件的截面視圖，其中襯底具有用于為薄膜提供空氣界面的刻蝕部分。
圖1c是說(shuō)明具有形成在襯底上的諧振器和薄膜的典型體聲波器件的截面視圖，其中犧牲層形成于薄膜和襯底之間。
圖1d是說(shuō)明具有形成在襯底上的諧振器的典型體聲波器件的截面視圖，其中聲反射鏡形成于襯底和諧振器的底部電極之間。
圖2是顯示現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域方案的圖表表述，其中兩個(gè)諧振器用于將不平衡信號(hào)轉(zhuǎn)換為平衡信號(hào)。
圖3是說(shuō)明耦合諧振器濾波器的現(xiàn)有技術(shù)方案的截面視圖，其中兩個(gè)晶體濾波器諧振器水平隔開(kāi)。
圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有一個(gè)信號(hào)輸入端口和兩個(gè)信號(hào)輸出端口的平衡-不平衡變換器的頂部視圖的圖表表述。
圖5是顯示圖4的平衡-不平衡變換器的截面視圖。
圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有補(bǔ)償電容和帶寬擴(kuò)展電感線圈的體聲波器件的圖表表述。
圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)濾波器堆疊的體聲波器件結(jié)構(gòu)的圖表表述。
圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有梯型濾波器節(jié)的體聲波濾波裝置的框圖。
圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有格型濾波器節(jié)的體聲波濾波裝置的框圖。
圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有單一平衡-不平衡變換器的雙工器的框圖，其中每個(gè)收發(fā)器濾波器具有格型濾波器節(jié)。
圖11是顯示雙工器的框圖，其中每個(gè)收發(fā)器濾波器具有平衡-不平衡變換器和格型濾波器節(jié)。
圖12是顯示雙工器的框圖，其中一個(gè)收發(fā)器濾波器具有耦合至格型濾波器節(jié)的平衡-不平衡變換器，而另一個(gè)收發(fā)器濾波器具有梯型濾波器節(jié)。
圖13是顯示雙工器的框圖，其中一個(gè)收發(fā)器濾波器具有耦合至格型濾波器節(jié)的平衡-不平衡變換器，而另一個(gè)收發(fā)器濾波器具有耦合至梯型濾波器的平衡-不平衡變換器。
圖14是顯示雙工器的圖表表述，其中平衡-不平衡變換器中的壓電層具有不同的厚度。
圖15是顯示格型濾波器節(jié)的圖表表述，其中串聯(lián)元件的有源區(qū)和分路元件的有源區(qū)是不同的。
圖16a是顯示雙工器的框圖，其中平衡-不平衡變換器用于一個(gè)收發(fā)器部分而格型濾波器用于另一個(gè)收發(fā)器部分。
圖16b是顯示雙工器的框圖，其中平衡-不平衡變換器用于一個(gè)收發(fā)器部分而梯型濾波器用于另一個(gè)收發(fā)器部分。
圖17a是顯示雙工器的框圖，其中平衡-不平衡變換器用于一個(gè)收發(fā)器部分，而格型濾波器同另一個(gè)平衡-不平衡變換器一起用于另一個(gè)收發(fā)器部分。
圖17b是顯示雙工器的框圖，其中平衡-不平衡變換器用于一個(gè)收發(fā)器部分，而梯型濾波器同另一個(gè)平衡-不平衡變換器一起用于另一個(gè)收發(fā)器部分。
圖18是顯示雙工器的框圖，其中每個(gè)收發(fā)器部分具有平衡-不平衡變換器用作其濾波器。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式圖4是根據(jù)本發(fā)明的平衡-不平衡變換器10的圖示。平衡-不平衡變換器10包括耦合至器件地12的體聲波器件20、信號(hào)輸入端14和兩個(gè)信號(hào)輸出端16、18。單一輸入端14是不平衡端口，而兩個(gè)信號(hào)輸出端16、18是平衡端口。如圖5所示的體聲波器件20具有兩個(gè)諧振器和在此兩者之間的電介質(zhì)層。正如所顯示的，器件20形成在襯底30上并包括第一電極40、第一壓電層42、連接至器件地12的第二電極44、第三電極60、在第二電極44和第三電極60之間的電介質(zhì)層50、第二壓電層62和第四電極64。第一電極40、第一壓電層42和第二電極44具有用于形成第一諧振器92的重疊區(qū)域。第三電極60、第二壓電層62和第四電極64具有用于形成第二諧振器94的重疊區(qū)域。體聲波器件20具有諧振頻率和表示諧振頻率特征的聲波長(zhǎng)λ。第一和第二壓電層42、46的厚度基本上與λ/2相等。優(yōu)選具有形成于第一電極40和襯底30之間的聲反射鏡34用于將聲波反射回第一諧振器92。如圖5所示，在第一壓電層42和電介質(zhì)層50中提供了開(kāi)口52，使得第一電極40的一部分暴露出來(lái)以用作到平衡-不平衡變換器10的信號(hào)輸入端14的連接點(diǎn)41。類(lèi)似地，在電介質(zhì)層50中提供了開(kāi)口51，使得第二電極44的一部分暴露出來(lái)以用作到器件地12的連接點(diǎn)45。第一諧振器92和第二諧振器94具有重疊區(qū)域70，定義了體聲波器件20的有源區(qū)。
如從圖5的兩壓電層結(jié)構(gòu)的截面視圖所看到的，從第一信號(hào)輸出端16和第二信號(hào)輸出端18到地電極44可能存在不等的寄生效應(yīng)。這些不等的寄生效應(yīng)可引起平衡端口間的幅度和相位的不平衡?？赏ㄟ^(guò)使用第四電極64和地電極44之間的補(bǔ)償電容72改善此不等的寄生效應(yīng)，如圖6所示。應(yīng)當(dāng)指出，第一電極40用作信號(hào)輸入端口，使得地電極44提供了輸入和輸出之間的電隔離。而且，電介質(zhì)層50用于對(duì)較低的輸出端口、即第三電極60電去耦合。電介質(zhì)層50可以是任意厚度。較厚的電介質(zhì)層減小了地電極44和上面的電極60、64之間的寄生耦合，但是也增加了聲損耗。因此，用于使性能最優(yōu)的電介質(zhì)層厚度的優(yōu)良初始值是λ/2。優(yōu)選地，電介質(zhì)層50具有低的介電常數(shù)用以使聲損耗最小化。也可通過(guò)基本上減小整體器件的溫度系數(shù)的方法使電介質(zhì)層的厚度和材料最優(yōu)化。已知的是，當(dāng)使用適當(dāng)?shù)暮穸葧r(shí)氧化硅具有此補(bǔ)償效應(yīng)。因此，使用具有正溫度系數(shù)諸如氧化硅、具有適當(dāng)厚度的材料作為電介質(zhì)層50用以補(bǔ)償其它層的負(fù)的總體溫度系數(shù)是有利的。為了在此雙腔諧振器20中擴(kuò)寬帶寬，可以將電感元件74、76耦合在諧振器92、94中的任一或兩者的分路中。通常，對(duì)于1GHz頻率的電感值很小。因此，例如，有可能在芯片上將電感元件74、76實(shí)現(xiàn)為螺旋線圈。
提供補(bǔ)償電容使得從第一信號(hào)輸出端16到地的電容等于從第二信號(hào)輸出端18到地的電容。提供該補(bǔ)償電容的一個(gè)方法是清除體聲波器件20的有源區(qū)70外部的第二壓電層62，使得地電極44的延伸部分46和第四電極64的延伸部分66在區(qū)域67上互相重疊。
如圖5和6所示，不平衡諧振器92位于雙腔結(jié)構(gòu)的底部。不平衡諧振器位于結(jié)構(gòu)的頂部也是可能的。然而，梯型結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生從兩個(gè)平衡端口到襯底的不等的寄生效應(yīng)。
對(duì)于有較低帶寬需要的應(yīng)用，可使用如圖7所示的本發(fā)明的另一實(shí)施方案。如圖7所示，平衡-不平衡變換器10具有兩個(gè)相同的層的堆疊21、21’，與圖5和6的體聲波器件20相似。然而，層堆疊21’的第一電極40’和第三電極60’，以及層堆疊20的第二電極44和第三電極60連接至地12。另外，層堆疊21’的第二電極44’連接至層堆疊21的第一電極40并用作信號(hào)輸入端14。層堆疊21的頂部電極64用作第一信號(hào)輸出端16，而層堆疊21’的頂部電極64’用作第二信號(hào)輸出端18。此雙結(jié)構(gòu)在功能上等價(jià)于如圖4-6所示的平衡-不平衡變換器10。使用該雙結(jié)構(gòu)，由于上面的壓電層62、62’下方的電極60、60’接地，因此不需要補(bǔ)償電容。此電屏蔽效應(yīng)導(dǎo)致對(duì)于第一和第二信號(hào)輸出端16、18對(duì)稱的阻抗。電介質(zhì)層50、50’的寄生電容與信號(hào)輸入端14并聯(lián)。此寄生電容使器件的帶寬稍有降低但不破壞其對(duì)稱性。交叉連接的輸入電極40、44’在堆疊21和堆疊21’中的聲波之間產(chǎn)生理想的180°相位。與如圖6所示的電感元件74、76相似，匹配和帶寬擴(kuò)展線圈也可實(shí)現(xiàn)在雙結(jié)構(gòu)10上。如果輸出處的阻抗級(jí)顯著大于輸入處的阻抗，則如圖7所示的結(jié)構(gòu)也具有潛在優(yōu)勢(shì)。不使用另外的匹配元件，輸出處的差動(dòng)阻抗比單端輸入阻抗大于等于4倍。
如圖4-7所示的平衡-不平衡變換器10可用作具有一個(gè)不平衡端口和兩個(gè)平衡端口的濾波器的一部分。例如，平衡-不平衡變換器10可耦合至具有一個(gè)或多個(gè)L節(jié)的梯型濾波器120，用以形成通帶濾波器100，如圖8所示。平衡-不平衡變換器10也可以耦合至具有一個(gè)或多個(gè)交叉連接節(jié)的格型濾波器150，用以形成通帶濾波器100’，如圖9所示。不平衡端口用參考數(shù)字102表示，而平衡端口用參考數(shù)字104和106表示。這些通帶濾波器100、100’可互相組合或與其它梯型或?yàn)V波器節(jié)組合，用以形成雙工器或雙通道通帶濾波器，如圖10-13所示。在圖8-13中，平衡-不平衡變換器10或10’通過(guò)一個(gè)耦合于信號(hào)輸入端14和器件地12之間的諧振器92，和一個(gè)耦合于兩個(gè)信號(hào)輸出端14、16之間的諧振器94表示?？梢岳斫?，不論是如圖5和6所示的單一結(jié)構(gòu)BAW器件還是如圖7所示的雙結(jié)構(gòu)BAW器件，都可用于圖8-13的濾波器中的平衡-不平衡變換器10或10’。
在如圖8所示，在濾波器100中，平衡-不平衡變換器10與梯形濾波器120組合，該梯型濾波器120耦合于通帶濾波器100的不平衡端口102和平衡-不平衡變換器10的信號(hào)輸入端14之間。平衡-不平衡變換器10的兩個(gè)信號(hào)輸出端16、18連接至平衡端口104、106。如圖8所示，梯型濾波器120僅具有一個(gè)包括一個(gè)串聯(lián)元件130和一個(gè)分路元件140的L節(jié)。然而，梯型濾波器120可具有兩個(gè)或多個(gè)L節(jié)。如圖8所示，串聯(lián)元件130具有連接至平衡-不平衡變換器10的信號(hào)輸入端14的第一端132，和連接至不平衡端口102的第二端134。分路元件140具有連接至串聯(lián)元件130的第二端134的第一端142和連接至器件地的第二端144。
如圖9所示，當(dāng)平衡-不平衡變換器10與格型濾波器150組合時(shí)，平衡-不平衡變換器10的信號(hào)輸入端14耦合至不平衡端口102，而格型濾波器150耦合于平衡-不平衡變換器10的信號(hào)輸出16、18和平衡端口104、106之間。如圖9所示，格型濾波器150僅具有一個(gè)包括兩個(gè)串聯(lián)元件160、170和兩個(gè)分路元件180、190的交叉連接節(jié)。然而，格型濾波器150可具有兩個(gè)或多個(gè)這種節(jié)。格型濾波器150具有第一濾波器端151和第二濾波器端154，該第一濾波器端151具有分別耦合至平衡-不平衡變換器10的第一和第二信號(hào)輸出端16、18的第一接線端152和第二接線端153，該第二濾波器端154具有分別耦合至通帶濾波器100’的平衡端口104、106的第三接線端155和第四接線端156。如圖9所示，串聯(lián)元件160具有連接至第一接線端152的第一端162和連接至第三接線端155的第二端164。串聯(lián)元件170具有連接至第二接線端153的第一端172和連接至第四接線端156的第二端174。分路元件180具有連接至串聯(lián)元件160的第二端164的第一端182，和連接至串聯(lián)元件170的第一端172的第二端184。分路元件190具有連接至串聯(lián)元件160的第一端162的第一端192，和連接至串聯(lián)元件170的第二端174的第二端194。
如圖8和9所示的通帶濾波器100和100’可進(jìn)一步組合形成雙通道通帶濾波器或雙工器，如圖10-13所示。在圖10-13中，每個(gè)雙工器具有兩個(gè)收發(fā)器濾波器204和206。例如，如圖9所示的濾波器100’用作如圖10-13所示的雙工器200、201、202和203的RX部分中的通帶濾波器。這些雙工器200、201、202和203的每一個(gè)具有天線端口220和兩個(gè)收發(fā)器端口210和230。天線端口210是不平衡的，而兩個(gè)收發(fā)器端口210、230的每一個(gè)具有兩個(gè)平衡接線端。
在如圖10所示的雙工器200中，另一格型濾波器150’用作TX部分206中的通帶濾波器。為了匹配格型濾波器150和格型濾波器150’，兩個(gè)移相器242和244通常耦合于格型濾波器150的第二端154和格型濾波器150’的第二端154之間。
在如圖11所示的雙工器201中，兩個(gè)相似的通帶濾波器分別用于RX部分204和TX部分206中。移相器242用于匹配這兩個(gè)通帶濾波器。
在如圖12所示的雙工器202中，具有兩個(gè)L節(jié)的梯型濾波器250用作TX部分206中的通帶濾波器。正如所顯示的，梯型濾波器250具有連接至不平衡端口230的第一端252，和耦合至天線端口220的第二端254。移相器242用于匹配RX部分204中的通帶濾波器和TX部分206中的通帶濾波器。梯型濾波器250具有兩個(gè)串聯(lián)元件260、270和兩個(gè)分路元件280、290。串聯(lián)元件260具有連接至梯型濾波器250的第一端252的第一端262，和第二端264。串聯(lián)元件270具有連接至串聯(lián)元件260的第二端264的第一端272，和連接至梯型濾波器250的第二端254的第二端274。分路元件280具有連接至串聯(lián)元件260的第二端264的第一端282，連接地的第二端284。分路元件290具有連接至串聯(lián)元件270的第二端274的第一端292，和連接地的第二端294。
除雙工器202中的體聲波部件外，另一平衡-不平衡變換器10’也用于雙工器203中，如圖13所示。在雙工器203中，平衡-不平衡變換器10’用于將TX部分的不平衡端口轉(zhuǎn)換成平衡端口。正如所顯示的，平衡-不平衡變換器10’的信號(hào)輸入端14連接至格型濾波器250的第一端252，而信號(hào)輸出端16、18連接至平衡端口230。應(yīng)當(dāng)指出，如圖12和13所示的格型濾波器250具有兩個(gè)L節(jié)。但是，格型濾波器可具有一個(gè)L節(jié)或者三個(gè)或多個(gè)L節(jié)。
在如圖5到7所示的體聲波結(jié)構(gòu)中，壓電層42和62具有基本上相同的厚度，或近似為8/2。但是，當(dāng)平衡-不平衡變換器10用于雙工器200-203中時(shí)，優(yōu)選的是第一諧振器92的壓電層42的厚度T1與第二諧振器94的壓電層62的厚度T2稍有不同。如圖14所示，T2稍大于T1。但是，也可能T2小于T1。因而，雙工器的TX部分206中分路和串聯(lián)元件的每一個(gè)中的壓電層具有基本上等于T2的厚度，而RX部分204中分路和串聯(lián)元件的每一個(gè)中的壓電層具有基本上等于T1的厚度。如圖14所示，單層諧振器24代表RX部分中格型或梯型濾波器中的串聯(lián)或分路元件，而單層諧振器26代表雙工器的TX部分中格型或梯型濾波器中的串聯(lián)或分路元件。正如所顯示的，諧振器24中的壓電層62具有與T1基本相等的厚度，而諧振器26中的壓電層42具有與T2基本相等的厚度。
而且，圖9-13中的格型濾波器150、150’可具有不等的串聯(lián)和分路諧振器區(qū)域用以改善封閉(close-in)選擇性，如EP 1017170的“A Balanced Filter Structure”中所公開(kāi)的。如圖15所示，串聯(lián)元件160、170的諧振器區(qū)域A1稍大于分路元件180、190的諧振器區(qū)域B1。
此外，在如圖10-13所示的雙工器200、201、202、203中，格型濾波器150可被略去，使得平衡-不平衡變換器10的信號(hào)輸出端18、16直接連接到平衡端口210。在如圖11所示的雙工器201中，格型濾波器150、150’都可被略去。在如圖13所示的雙工器203中，格型濾波器150和梯型濾波器250都可被略去。從而，雙工器將具有在一個(gè)收發(fā)器部分204中的一個(gè)平衡-不平衡變換器10和在另一個(gè)收發(fā)器部分206中的一個(gè)濾波器150或250，如圖16a到17b所示?？商鎿Q地，每個(gè)收發(fā)器部分將具有平衡-不平衡變換器10、10’作為其濾波器，如圖18所示。
雙工器200、201、202和203中的移相器242、244向在RX部分204和TX部分206之間傳送的信號(hào)提供90°的相移。但是，相移角度可以小于或大于90°。
因此，盡管本發(fā)明通過(guò)其優(yōu)選實(shí)施方案得到了描述，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解到其形式和細(xì)節(jié)上的前述和其它不同的變化、刪略和偏差可在不偏離本發(fā)明的范圍的前提下進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種具有諧振頻率和表示諧振頻率特征的聲波長(zhǎng)的體聲波器件，所述器件的特征在于具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器；和電絕緣層，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆疊，電絕緣層設(shè)置在第二電極和第三電極之間。
2.權(quán)利要求1的體聲波器件，其特征在于電絕緣層包括電介質(zhì)層。
3.權(quán)利要求2的體聲波器件，其特征在于電介質(zhì)層具有基本上與聲波長(zhǎng)的一半相等的厚度。
4.權(quán)利要求1的體聲波器件，其特征在于器件具有信號(hào)輸入端口、第一信號(hào)輸出端口、第二信號(hào)輸出端口和器件地，其中第一電極耦合至信號(hào)輸入端口，第二電極電連接至器件地，第三電極耦合至第一信號(hào)輸出端口，且第四電極耦合至第二信號(hào)輸出端口。
5.權(quán)利要求4的體聲波器件，其特征還在于，耦合在第四電極和器件地之間的用于調(diào)節(jié)其間的寄生電容的電容性元件。
6.權(quán)利要求4的體聲波器件，其特征還在于，耦合在第一和第二信號(hào)輸出端口之間的用于阻抗匹配和帶寬擴(kuò)展的電感元件。
7.權(quán)利要求4的體聲波器件，其特征還在于，耦合在信號(hào)輸入端口和器件地之間的用于阻抗匹配和帶寬擴(kuò)展的電感元件。
8.權(quán)利要求1的體聲波器件，其特征在于第一壓電層具有基本上與聲波長(zhǎng)的一半相等的厚度。
9.權(quán)利要求1的體聲波器件，其特征在于第二壓電層具有基本上與聲波長(zhǎng)的一半相等的厚度。
10.權(quán)利要求2的體聲波器件，其特征在于第一和第二壓電層由具有負(fù)的溫度系數(shù)的材料制成，而電介質(zhì)層由具有正的溫度系數(shù)的材料制成，用于補(bǔ)償體聲波器件上的溫度效應(yīng)。
11.權(quán)利要求2的體聲波器件，其特征在于電介質(zhì)層由氧化硅制成。
12.一種體聲波器件，具有信號(hào)輸入端口、第一信號(hào)輸出端口、第二信號(hào)輸出端口和器件地，所述器件具有諧振頻率和表示諧振頻率特征的聲波長(zhǎng)，所述器件的特征在于具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器；和電介質(zhì)層，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆疊，電介質(zhì)層設(shè)置在第二電極和第三電極之間，其中第一電極耦合至信號(hào)輸入端口，第二電極電連接至器件地，第三電極耦合至第一信號(hào)輸出端口，且第四電極耦合至第二信號(hào)輸出端口。
13.一種形成在具有上面部分的襯底上的體聲波器件結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)的特征在于在上面部分上提供的第一電極；在至少部分第一電極的頂部上提供的第一壓電層；在至少部分第一壓電層的頂部上提供的第二電極，其中第一電極、第一壓電層和第二電極具有重疊區(qū)域用于形成第一聲諧振器；設(shè)置在至少部分第二電極的頂部上的電介質(zhì)層；設(shè)置在至少部分電介質(zhì)層的頂部上的第三電極，使得第三電極和第二電極通過(guò)電介質(zhì)層電絕緣，在至少部分第三電極的頂部上提供的第二壓電層，以及在至少部分第二壓電層的頂部上提供的第四電極，其中第三電極、第二壓電層和第四電極具有另外的重疊區(qū)域用于形成第二諧振器。
14.權(quán)利要求13的體聲波器件結(jié)構(gòu)，其特征還在于，提供在部分第一電極和襯底的上面部分之間的聲反射鏡結(jié)構(gòu)。
15.權(quán)利要求13的體聲波器件結(jié)構(gòu)，其特征在于該結(jié)構(gòu)具有信號(hào)輸入端口、第一信號(hào)輸出端口、第二信號(hào)輸出端口和器件地，其中第一電極耦合至信號(hào)輸入端口，第二電極電連接至器件地，第三電極耦合至第一信號(hào)輸出端口，且第四電極耦合至第二信號(hào)輸出端口。
16.權(quán)利要求15的體聲波器件結(jié)構(gòu)，其特征還在于，耦合在第四電極和器件地之間的用于調(diào)節(jié)其間的寄生電容的電容性元件。
17.權(quán)利要求16的體聲波器件結(jié)構(gòu)，其特征在于第一聲諧振器和第二聲諧振器具有另外的重疊區(qū)域用于定義體聲波器件結(jié)構(gòu)的有源區(qū)，其中第二電極具有位于有源區(qū)外側(cè)的延伸部分，第四電極具有位于有源區(qū)外側(cè)的另外的延伸部分，其中延伸部分和另外的延伸部分還具有另一重疊區(qū)域用于形成所述電容性元件。
18.權(quán)利要求15的體聲波器件結(jié)構(gòu)，其特征還在于，耦合在第一和第二信號(hào)輸出端口之間的用于阻抗匹配和帶寬擴(kuò)展的電感元件。
19.權(quán)利要求15的體聲波器件結(jié)構(gòu)，其特征還在于，耦合在信號(hào)輸入端口和器件地之間的用于阻抗匹配和帶寬擴(kuò)展的電感元件。
20.一種形成在具有上表面的襯底上的聲波裝置，所述裝置具有器件地、信號(hào)輸入、第一信號(hào)輸出、第二信號(hào)輸出和器件地，所述裝置的特征在于第一體聲波器件；和耦合至第一體聲波器件的第二體聲波器件，其中第一體聲波器件包括具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；和具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆疊，第一電介質(zhì)層設(shè)置在第二和第三電極之間用于將第二電極與第三電極電絕緣，而第二體聲波器件包括具有第一電極、第二電極和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層的第一諧振器；和具有第三電極、第四電極和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層的第二諧振器，其中第一諧振器和第二諧振器排列為堆疊，第一電介質(zhì)層設(shè)置在第二和第三電極之間用于將第二電極與第三電極電絕緣，其中第一體聲波器件的第四電極耦合至該結(jié)構(gòu)的第一信號(hào)輸出，第二體聲波器件的第四電極耦合至該結(jié)構(gòu)的第二信號(hào)輸出，第一體聲波器件的第一電極耦合至該結(jié)構(gòu)的信號(hào)輸入并電連接至第二體聲波器件的第二電極，和第一體聲波器件的第二電極和第三電極電連接至器件地和第二體聲波器件的第一電極。
21.一種體聲波濾波器，具有信號(hào)輸入接線端、第一信號(hào)輸出接線端，第二信號(hào)輸出接線端和器件地，所述體聲波濾波器的特征在于具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的平衡-不平衡變換器，包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中第一信號(hào)輸出端耦合至第一信號(hào)輸出接線端，第二信號(hào)輸出端耦合至第二信號(hào)輸出接線端；且至少一個(gè)聲濾波器節(jié)具有具有第一端和第二端的串聯(lián)元件，和具有第一端和第二端的分路元件，其中串聯(lián)元件的第一端連接至平衡-不平衡變換器的信號(hào)輸入端，串聯(lián)元件的第二端連接至信號(hào)輸入接線端，分路元件的第一端連接至串聯(lián)元件的第二端，和分路元件的第二端連接至器件地。
22.權(quán)利要求21的體聲波濾波器，其特征在于平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括連接至信號(hào)輸入端的第一電極，連接至器件地的第二電極，和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層，而平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括連接至第一信號(hào)輸出端的第三電極，連接至第二信號(hào)輸出端的第四電極，和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層，而其中平衡-不平衡變換器進(jìn)一步包括設(shè)置于第一諧振器的第二電極和第二諧振器的第三電極之間的電介質(zhì)層。
23.一種體聲波濾波器，具有信號(hào)輸入接線端、第一信號(hào)輸出接線端、第二信號(hào)輸出接線端和器件地，所述體聲波濾波器的特征在于至少一個(gè)聲濾波器節(jié)，具有耦合至第一信號(hào)輸出接線端的第一接線端，耦合至第二信號(hào)輸出接線端的第二接線端，第三接線端，第四接線端，具有連接至第一接線端的第一端和連接至第三接線端的第二端的第一串聯(lián)元件，具有連接至第二接線端的第一端和連接至第四接線端的第二端的第二串聯(lián)元件，具有連接至第三接線端的第一端和連接至第二接線端的第二端的第一分路元件，和具有連接至第一接線端的第一端和連接至第四接線端的第二端的第二分路元件；以及具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的平衡-不平衡變換器，所述平衡-不平衡變換器包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端耦合至信號(hào)輸入接線端，第一信號(hào)輸出端連接至聲濾波器節(jié)的第四接線端，且第二信號(hào)輸出端連接至聲濾波器節(jié)的第三接線端。
24.權(quán)利要求的23的體聲波濾波器，其特征在于平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括連接至信號(hào)輸入端的第一電極，連接至器件地的第二電極，和設(shè)置在第一和第二電極之間的第一壓電層，而平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括連接至第一信號(hào)輸出端的第三電極，連接至第二信號(hào)輸出端的第四電極，和設(shè)置在第三和第四電極之間的第二壓電層，而其中平衡-不平衡變換器進(jìn)一步包括設(shè)置于第一諧振器的第二電極和第二諧振器的第三電極之間的電介質(zhì)層。
25.權(quán)利要求的23的體聲波濾波器，其特征在于第一和第二串聯(lián)元件的每一個(gè)具有第一有源區(qū)，且第一和第二分路元件的每一個(gè)具有在尺寸上不同于第一有源區(qū)的第二有源區(qū)。
26.權(quán)利要求的25的體聲波濾波器，其特征在于第一有源區(qū)大于第二有源區(qū)。
27.權(quán)利要求的25的體聲波濾波器，其特征在于第一有源區(qū)與第二有源區(qū)的比率基本上等于1.2。
28.一種雙工器，其特征在于第一端口；第二端口；第三端口；器件地；設(shè)置在第一端口和第二端口之間的格型體聲波濾波器，所述格型體聲波濾波器具有第一端，和耦合至第一端口的第二端；耦合在第二端口和格型濾波器的第二端之間的平衡-不平衡變換器；另外的體聲波濾波器，具有耦合至第三端口的第一端，和耦合至第二端口的第二端；以及耦合在格型體聲波濾波器和另外的體聲波濾波器之間的用于匹配格型體聲波濾波器和另外的體聲波濾波器的相移裝置，其中具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的平衡-不平衡變換器包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端連接至第二端口，和第一和第二信號(hào)輸出端連接至格型體聲波濾波器的第二端。
29.權(quán)利要求28的雙工器，其特征在于另外的體聲波濾波器包括另外的格型體聲波濾波器。
30.權(quán)利要求28的雙工器，其特征還在于，耦合在相移裝置和另外的格型體聲波濾波器之間的另外的平衡-不平衡變換器，其中所述具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的另外的平衡-不平衡變換器包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端連接至相移裝置且信號(hào)輸出端連接至另外的格型濾波器的第二端。
31.權(quán)利要求28的雙工器，其特征在于另外的體聲波濾波器包括另外的梯型體聲波濾波器。
32.權(quán)利要求31的雙工器，其特征還在于，設(shè)置在梯型體聲波濾波器和第三端口之間的另外的平衡-不平衡變換器，其中所述具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的另外的平衡-不平衡變換器包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)端和第二信號(hào)端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端連接至梯型體聲波器件的第一端，且信號(hào)輸出端連接至第三端口。
33.權(quán)利要求28的雙工器，其特征在于格型體聲波濾波器包括多個(gè)串聯(lián)元件和分路元件，每個(gè)元件包括具有第一厚度的壓電層，另外的體聲波濾波器包括至少一個(gè)串聯(lián)元件和一個(gè)分路元件，每個(gè)元件包括具有不同于第一厚度的第二厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第一厚度的第三厚度的壓電層，和平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第二厚度的第四厚度的壓電層。
34.權(quán)利要求28的雙工器，其特征在于格型體聲波濾波器包括多個(gè)串聯(lián)元件和分路元件，每個(gè)元件包括具有第一厚度的壓電層，另外的體聲波濾波器包括至少一個(gè)串聯(lián)元件和一個(gè)分路元件，每個(gè)元件包括具有不同于第一厚度的第二厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第二厚度的第三厚度的壓電層，和平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第一厚度的第四厚度的壓電層。
35.權(quán)利要求33的雙工器，其特征在于第一厚度大于第二厚度。
36.權(quán)利要求33的雙工器，其特征在于第一厚度小于第二厚度。
37.權(quán)利要求34的雙工器，其特征在于第一厚度大于第二厚度。
38.權(quán)利要求34的雙工器，其特征在于第一厚度小于第二厚度。
39.權(quán)利要求30的雙工器，其特征在于格型體聲波濾波器包括多個(gè)串聯(lián)元件和分路元件，每個(gè)元件包括具有第一厚度的壓電層，另外的體聲波濾波器包括至少一個(gè)串聯(lián)元件和一個(gè)分路元件，每個(gè)元件包括具有不同于第一厚度的第二厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第一厚度的第三厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第二厚度的第四厚度的壓電層，另外的平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第三厚度的第五厚度的壓電層，和另外的平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第四厚度的第六厚度的壓電層。
40.權(quán)利要求30的雙工器，其特征在于格型體聲波濾波器包括多個(gè)串聯(lián)元件和分路元件，每個(gè)元件包括具有第一厚度的壓電層，另外的體聲波濾波器包括至少一個(gè)串聯(lián)元件和一個(gè)分路元件，每個(gè)元件包括具有不同于第一厚度的第二厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第二厚度的第三厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第一厚度的第四厚度的壓電層，另外的平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第三厚度的第五厚度的壓電層，且另外的平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第四厚度的第六厚度的壓電層。
41.權(quán)利要求39的雙工器，其特征在于第一厚度大于第二厚度。
42.權(quán)利要求39的雙工器，其特征在于第一厚度小于第二厚度。
43.權(quán)利要求40的雙工器，其特征在于第一厚度大于第二厚度。
44.權(quán)利要求40的雙工器，其特征在于第一厚度小于第二厚度。
45.權(quán)利要求32的雙工器，其特征在于格型體聲波濾波器包括多個(gè)串聯(lián)元件和分路元件，每個(gè)元件包括具有第一厚度的壓電層，另外的體聲波濾波器包括至少一個(gè)串聯(lián)元件和一個(gè)分路元件，每個(gè)元件包括具有不同于第一厚度的第二厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第一厚度的第三厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第二厚度的第四厚度的壓電層，另外的平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第三厚度的第五厚度的壓電層，和另外的平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第四厚度的第六厚度的壓電層。
46.權(quán)利要求32的雙工器，其特征在于格型體聲波濾波器包括多個(gè)串聯(lián)元件和分路元件，每個(gè)元件包括具有第一厚度的壓電層，另外的體聲波濾波器包括至少一個(gè)串聯(lián)元件和一個(gè)分路元件，每個(gè)元件包括具有不同于第一厚度的第二厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第二厚度的第三厚度的壓電層，平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第一厚度的第四厚度的壓電層，另外的平衡-不平衡變換器的第一諧振器包括具有基本上等于第三厚度的第五厚度的壓電層，和另外的平衡-不平衡變換器的第二諧振器包括具有基本上等于第四厚度的第六厚度的壓電層。
47.權(quán)利要求45的雙工器，其特征在于第一厚度大于第二厚度。
48.權(quán)利要求45的雙工器，其特征在于第一厚度小于第二厚度。
49.權(quán)利要求46的雙工器，其特征在于第一厚度大于第二厚度。
50.權(quán)利要求46的雙工器，其特征在于第一厚度小于第二厚度。
51.一種雙工器，其特征在于，天線端口；第一收發(fā)器端口；第二收發(fā)器端口；器件地；耦合在天線端口和第一收發(fā)器端口之間的平衡-不平衡變換器；體聲波濾波器，具有耦合至第二收發(fā)器端口的第一濾波器端，和耦合至天線端口的第二濾波器端；以及在天線端口處耦合在平衡-不平衡變換器和體聲波濾波器之間的用于匹配平衡-不平衡變換器和體聲波濾波器的相移裝置，其中具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器的平衡-不平衡變換器包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端連接至天線端口，和第一和第二信號(hào)輸出端連接至第一收發(fā)器端口。
52.權(quán)利要求51的雙工器，其特征在于體聲波濾波器包括至少一個(gè)格型濾波器，該格型濾波器包括兩個(gè)元件和以交叉連接方式連接至串聯(lián)元件的兩個(gè)分路元件。
53.權(quán)利要求51的雙工器，其特征在于體聲波濾波器包括至少一個(gè)梯形濾波器，包括具有連接至第一濾波器端的第一端、和經(jīng)由移相器耦合至天線端口的第二端的串聯(lián)元件，和具有連接至串聯(lián)元件第二端的第一端和連接至器件地的第二端的分路元件。
54.權(quán)利要求52的雙工器，其特征還在于耦合在體聲波濾波器和天線端口之間的另外的平衡-不平衡變換器，其中另外的平衡-不平衡變換器具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端經(jīng)由相移裝置連接至天線端口，和第一和第二信號(hào)輸出端連接至體聲波濾波器的第二濾波器端。
55.權(quán)利要求53的雙工器，其特征還在于耦合在體聲波濾波器和第二收發(fā)器端口之間的另外的平衡-不平衡變換器，其中另外的平衡-不平衡變換器具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端連接至體聲波濾波器的第一濾波器端，和第一和第二信號(hào)輸出端連接至第二收發(fā)器端口。
56.一種雙工器，其特征在于，天線端口；第一收發(fā)器端口；第二收發(fā)器端口；器件地；耦合在天線端口和第一收發(fā)器端口之間的第一平衡-不平衡變換器；耦合在天線端口和第二收發(fā)器端口之間的第二平衡-不平衡變換器；和在天線端口處耦合在第一平衡-不平衡變換器和第二平衡-不平衡變換器之間的相移裝置，其中每個(gè)平衡-不平衡變換器具有至少兩個(gè)處于堆疊配置的諧振器，包括耦合在信號(hào)輸入端和器件地之間的第一諧振器，和耦合在第一信號(hào)輸出端和第二信號(hào)輸出端之間的第二諧振器，其中信號(hào)輸入端連接至天線端口，和每個(gè)平衡-不平衡變換器的第一和第二信號(hào)輸出端連接至第一和第二收發(fā)器端口的每一個(gè)。
全文摘要
一種具有兩個(gè)處于堆疊配置的由電介質(zhì)層分開(kāi)的諧振器的體聲波器件。該器件可耦合至格型濾波器或梯型濾波器，用于形成具有不平衡輸入端口和兩個(gè)平衡輸出端口的通帶濾波器。一個(gè)或多個(gè)此通帶濾波器可以與另一格型或梯型濾波器相結(jié)合使用，以形成具有不平衡天線端口、用于一個(gè)收發(fā)器部分的兩個(gè)平衡端口和用于另一個(gè)收發(fā)器部分的兩個(gè)平衡端口的雙工器。
文檔編號(hào)H03H9/58GK1695298SQ03802048
公開(kāi)日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2003年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月9日
發(fā)明者J·埃萊, R·埃納 申請(qǐng)人:諾基亞有限公司, 因芬尼昂技術(shù)股份公司